1 животные появились в воде

Первые животные — обитатели моря

Вся история растительного и животного мира, тесно связанная с историей земной коры, разделена учеными на пять больших этапов, называемых эрами.

Губки — древние и наиболее просто устроенные много клеточные животные

Подобные бактерии существуют и в настоящее время в некоторых морях.

Большинство же протерозойских беспозвоночных относится к животным многоклеточным, тело которых состояло из многих клеток. Сюда принадлежат губки, плеченогие, моллюски, ракоскорпионы. Все эти животные, особенно две последние группы, — уже сложно устроенные организмы. К концу протерозоя появились представители всех типов беспозвоночных животных.

Прежде чем познакомиться с животными и растениями следующих эр, необходимо узнать, каким образом появились животные.

В настоящее время существует группа одноклеточных организмов — жгутиковых. Как и все одноклеточные, или простейшие, животные, жгутиковые очень малы, микроскопических размеров. Их типичный представитель — зеленая эвглена, — как и животные, обладает способностью к передвижению, но питается на свету, как растение, за счет углерода и воды; если же поместить эвглену в темноту, то она теряет зеленую окраску, становится бесцветной и питается по типу других мельчайших животных, т. е. путем всасывания или обволакивания частиц пищи. Такое смешение признаков у одного организма указывает на общность происхождения животных и растений. Группу жгутиковых до сих пор ботаники причисляют к растениям, а зоологи — к животным. Эта группа, по-видимому, очень древняя и вместе с тем очень близкая к предковой группе животных. Жгутиковые должны были существовать уже тогда, когда началось разделение живой природы на две ветви — растительную и животную. С тех пор растения стали развиваться одним путем, а животные — другим. Растения приспособились к неподвижному образу жизни и своеобразному питанию за счет усвоения минеральных веществ, растворенных в почве, и углерода, получаемого ими под действием солнечного света из воздуха. Животные (за редким исключением) приспособились к подвижному образу жизни и питанию органической пищей — растениями либо животными.

В течение протерозойской эры продолжал непрерывно изменяться облик земной коры: рельеф земной поверхности, распределение суши и моря, климат. Неоднократно мощные горообразовательные процессы воздвигали высокие горные цепи, которые затем медленно разрушались до основания: По трещинам земной коры изливались потоки лав, образовавшие на поверхности мощные покровы. Только самые молодые отложения конца протерозойской эры залегают кое-где почти горизонтально.

После протерозойской эры наступила палеозойская эра. Ее делят на пять периодов: кембрийский ( кембрий ), силурийский (силур), девонский (девон), каменноугольный (карбон) и пермский (пермь).

В кембрийский период животные и растения были главным образом обитателями морей.

До последнего времени считалось, что первые наземные растения и животные появились не ранее силура, пока советский палеоботаник С. Н. Наумова в 1949 г. не обнаружила в кембрийских отложениях Ленинградской обл. споры наземных растений — мхов, хвощей и папоротников. Такие споры были найдены и в кембрийских отложениях Швеции. В 1953 г. Н. Е. Чернышева нашла в кембрии Сибири побег довольно крупного растения, близкого к плауновым.

Кембрийские моря занимали значительно большую площадь, чем современные. Например, почти вся Европа была морским дном. Обитатели кембрийских морей населяли преимущественно мелководные, прибрежные зоны. Здесь в изобилии произрастали сине-зеленые и бурые водоросли, служившие пищей различным животным. Все животные того времени — беспозвоночные. Некоторые из них вели неподвижный образ жизни, как например губки и похожие на них, но более сложные организмы — археоциаты, известковый скелет которых имел вид кубков или бокалов. Они прирастали ко дну, образуя громадные скопления, иногда подобные рифам. Археоциаты известны только из отложений кембрийского периода. Множество их остатков находят в Сибири — в Якутии.

Губки дожили до нашего времени. Это самые древние и просто устроенные многоклеточные животные. Скелет губок состоит из кремнезема или извести и часто имеет форму кубка или бокала. Любопытно, что стенки такого бокала выстланы изнутри так называемыми жгутиково-воротничковыми клетками, очень напоминающими по своему строению жгутиковых одноклеточных, от которых, вероятно, и произошли губки. Жгутики таких клеток совершают непрерывные мерцательные (мелкие колебательные) движения и тем самым вызывают приток воды через отверстия, которыми пронизаны стенки губки. С водой попадают мельчайшие частицы пищи, которые захватываются и перевариваются жгутиково-воротничковыми клетками губки.

Другую группу неподвижных животных составляли так называемые морские пузыри и морские лилии, относящиеся к иглокожим. Это уже высокоорганизованные морские животные, отличные от всех других Морская лилия. своей пятилучевой симметрией: их тела состоят из пяти одинаково устроенных частей. Из современных животных к иглокожим относятся морские лилии, морские звезды, морские ежи.

Из других обитателей кембрийского моря нужно упомянуть моллюсков — пластинчатожаберных, брюхоногих и головоногих, кроме того, плеченогих, или брахиопод, и трилобитов. Современные пластинчатожаберные, или двустворки, населяют не только моря, но и пресноводные бассейны. Внешне сходны с ними плеченогие, тело которых также заключено в раковину из двух створок, однако, в отличие от симметричных створок у пластинчатожаберных моллюсков, створки плеченогих, расположенные на спинной и брюшной стороне животного, несимметричны — одна больше другой. У пластинчатожаберных моллюсков при их движении (с помощью «ноги») створки занимают вертикальное положение. У плеченогих, неподвижно лежащих на дне или чаще при-крепленных ко дну при помощи особой «ножки», нижняя (брюшная) створка сильно выпуклая, а верхняя (спинная) — уплощенная. Таким образом, сходство здесь внешнее, да и то на первый взгляд. Тело моллюсков и плеченогих, заключенное у тех и у других внутри раковины, устроено совершенно различно. Моллюски — более высоко организованные животные, чем плеченогие. Плеченогие представляют теперь в основном вымершую группу, достигавшую широкого распространения в палеозое, тогда как пластинчатожаберные моллюски, несмотря на давность своего появления, наибольшего расцвета достигли в современную эру — кайнозойскую.

Брюхоногие моллюски характеризуются спирально закрученной раковиной. Из современных представителей к ним относится всем известная виноградная улитка. Древние брюхоногие были только морскими жителями, и лишь впоследствии часть из них переселилась в пресные водоемы, а часть превратилась даже в сухопутных животных, в связи с чем и жаберное дыхание, характерное для всех моллюсков, у них заменилось легочным. Как и пластинчатожаберные, брюхоногие моллюски достигли наибольшего распространения в кайнозойскую эру.

Головоногие моллюски в настоящее время почти вымерли. Из современных животных к ним относятся такие чудовища, как спруты — морские хищники с десятиметровыми щупальцами, а также каракатицы, кальмары и некоторые другие. Кембрийские головоногие моллюски были очень мелкими животными, имевшими довольно длинную палочковидную раковину, разделенную внутри перегородками на камеры. В последней камере помещалось само животное, а остальные были наполнены газом. Регулируя количество газа, животное изменяло свой удельный вес и могло погружаться в глубину водоема или всплывать. Впоследствии у большинства головоногих моллюсков раковина стала спирально закрученной.

Тело трилобитов, как у раков, было заключено в хитиновый панцирь; некоторые из них напоминали современных мокриц.

Внешне некоторые из трилобитов напоминали современных ракообразных — хорошо всем известных мокриц, обитателей влажных мест, погребов и подвалов.

Тело трилобита продольно делится швами, или бороздами, на три части. Отсюда и их название — трилобиты, т. е. «трехдольные». Поперек тело трилобитов было разделено на сегменты, или членики, число которых достигало 40 и более.

Слившиеся сегменты передней части тела образовывали головной отдел, а сегменты задней части — хвостовой отдел.

От среднего, или туловищного, отдела сбоку от каждого сегмента отходили своеобразно устроенные ножки. Каждая из них имела две ветви — наружную, служившую для плавания, и внутреннюю — для хождения по дну. Конечности головного отдела трилобита превратились в органы для захватывания и измельчения пищи. Большинство трилобитов были животными, ползавшими по дну, хотя некоторые были и плавающими. Питались трилобиты мелкими животными, растениями и различными органическими остатками. Обычный размер их 8-10 см, но некоторые формы достигали одного метра. Трилобиты — вымершая группа животных. Они существовали только в палеозое.

Из нашего знакомства с фауной кембрийского моря видно, что уже тогда — полмиллиарда лет назад — жизнь достигала большого разнообразия и высокой организации.

Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.

Источник

Животные палеозоя

Начало палеозоя связано с кембрийским эволюционным взрывом: за относительно небольшой по палеонтологическим меркам отрезок времени (около 100 млн лет) на Земле произошел скачкообразный рост биоразнообразия.

Появились новые типы животных, например хордовые и членистоногие. Для сравнения: чтобы простейшие клетки развились в многоклеточные организмы, понадобилось более 3 млрд лет. Частью кембрийского эволюционного взрыва считается скелетная революция (многие существа обзавелись минеральным остовом). У животных заметно развились органы чувств и мозг.

В 1837 г. палеозой (толкуется как «эра древней жизни») выделил английский геолог Адам Седжвик

Сложилась четкая структура взаимоотношений «жертва — хищник». Первые развивались по пути совершенствования защитных механизмов, вторые — учились быстрее бегать, плавать, оттачивали средства нападения. Одна из ведущих тенденций палеозоя в развитии фауны — постепенный переход животных от полностью водного образа жизни к сухопутному.

Завершился массовым пермским вымиранием (длилось 60 тыс. лет): гибель 96% морских видов животных, 70% наземных видов позвоночных.

К наиболее известным животным этого периода относятся:

Первые рептилии

Они появились примерно 320 млн лет назад в ходе эволюции земноводных. Последние, осваивая новые территории, постепенно отдалялись от водоемов, и их тело было вынуждено меняться. Так, у рептилий появились легкие для дыхания кислородом, изменились кожные покровы и строение конечностей, чтобы они могли как можно дольше находиться на поверхности земли. Эти животные научились размножаться на суше. Эволюция была длительной.

Вид континентов

Материки Земли постоянно движутся. Периодически они образуют огромные сверхконтиненты, которые затем распадаются на части. Перед началом палеозоя существовавший ранее сверхконтинент Паннотия разделился на независимые материки, но затем они снова начали дрейфовать навстречу друг другу. В конце эры на планете появился новый суперконтинент — Пангея.

Периоды палеозоя

Эра включает шесть периодов кембрий, ордовик, силур, девон, карбон (каменноугольный период) и пермь (пермский период).

Кембрий 541–485 млн лет назад

С этого периода начинается палеозойская эра. Жизнь сосредоточена в морских глубинах. Многие животные были настолько необычными, что ученые не могут отнести их ни к одной из известных групп живых существ. В кембрии появились почти все существующие сегодня типы животных, обладающих скелетом. На морском дне возникли и первые почвенные беспозвоночные — многоножки и черви.

Ордовик 485–443 млн лет назад

Флора морских глубин представлена разнообразными водорослями. На земной поверхности появляются первые растения. Фауна становится все многообразнее, возникают новые виды животных. Жизнь кипит не только в морях — древние существа все активнее осваивают пресноводные водоемы. К концу периода около 60 % морских организмов вымирает.

Силур 443–419 млн лет назад

Одно из важнейших событий периода — повсеместное распространение на суше сосудистых растений, способных проводить через ткани питательные вещества. К таковым относятся все современные растения, кроме мхов. В морях большое распространение получают разнообразные виды рыб.

Девон 419–358 млн лет назад

В этом периоде на Земле существовало большое разнообразие рыб. Примерно 375 млн лет назад они научились выбираться на сушу. От рыб произошли амфибии, которые большую часть времени могли жить на земле, но все еще сильно зависели от воды, поэтому им приходилось держаться вблизи ее источников. В конце девонского периода происходит очередное массовое вымирание.

Каменноугольный период 358–298 млн лет назад

Карбон характеризуется достаточно благоприятными условиями для дальнейшего развития растительного и животного мира. Широко распространяются споровые растения — хвоще- и папоротниковидные, голосеменные и др. Среди животных одну из ведущих ролей играют амфибии, эволюция которых приводит к появлению первых рептилий.

Пермь 298–252 млн лет назад

Происходит дальнейшее развитие рептилий. Среди них появляются зверообразные виды, которые делятся на растительноядных и хищников. К концу периода эволюция рептилий приводит к их повсеместному расселению по планете и возникновению разных видов. Считается, что в конце перми на Земле существовали предки как будущих динозавров, так и млекопитающих. Период закончился самым массовым из известных вымираний.

Источник

Естествознание.ру

Этапы зарождения жизни. Первые одноклеточные и многоклеточные

Несмотря на разногласия, большинство ученых абсолютно уверены: жизнь зародилась в воде. Согласно эволюционной гипотезе советского биолога и биохимика А. И. Опарина, самые первые, примитивные формы жизни возникли в водной среде. Ученый считал, что зарождение жизни происходило в несколько этапов:

Большинство исследователей уверены, что зарождение жизни произошло в воде. Этому способствовало то, что в воде легче отыскать пищу, легче держать устойчивость своего тела, а кроме того, в море температура более постоянна, чем в воздухе.

В теплой, богатой солями морской воде и зародилась жизнь. В течение долгих веков и тысячелетий она становилась разнообразнее и обильнее. Одни виды стали вытеснять другие. Борьба за существование заставляла некоторых обитателей моря постепенно выходить на берег. Так морские обитатели покинули водную стихию и заселили сушу.

Животные и растения состоят из воды: животные и рыбы — на 75%, медузы — на 99%, картофель — на 76%, яблоки — на 85%, томаты — на 90%, огурцы — на 95%, арбузы — на 96%. Человек состоит из воды на 86% при рождении и на 50% в старости.

ОТ ОДНОКЛЕТОЧНЫХ ДО НАШИХ ДНЕЙ

Возраст самой ранней из первобытных бактерий — 3,5 миллиарда лет. Вероятно, уже тогда на планете присутствовал наш общий предок — одноклеточный организм с базовыми чертами, характерными для современных существ. От него потомкам досталось клеточное строение, способ хранения генетического кода в закрученных спиралью молекулах ДНК и способ хранения энергии в молекулах АТФ.

От общего предка произошли три основные группы одноклеточных, существующих и по сей день. Сначала разделились между собой бактерии и археи, а от архей произошли эукариоты.

ДРЕВНЕЙШИЙ ПРЕДОК. АРХЕИ

За миллиарды лет эволюции археи почти не изменились. С древних времен они приспособились к выживанию в экстремальных условиях. Некоторые виды выживают даже в кипятке. Археи неприхотливы в выборе пищи. Далеко не все высокоорганизованные потомки архей могут этим похвастаться.

ЭУКАРИОТЫ. ЖГУТИКОВЫЕ

Примерно 1,7 миллиарда лет назад от архей произошли эукариоты — ядерные одноклеточные организмы. Одноклеточные отрастили сзади жгутики и научились с их помощью передвигаться и фильтровать воду. Некоторые из них начали объединяться в колонии. Считается, что из одной такой колонии однажды произошли первые многоклеточные организмы.

РАЗВИТИЕ МНОГОКЛЕТОЧНЫХ. БИЛАТЕРИИ

«Многие люди все больше укреплялись во мнении, что крупная ошибка была сделана прежде всего тогда, когда все спустились с деревьев. А некоторые говорили, будто даже влезание на деревья было ошибкой, и никому не следовало покидать океаны»

Дуглас Адамс. Автостопом по галактике

Около 1,2 миллиарда лет тому назад появились первые многоклеточные. Спустя время они разделились на группы:

Трилобиты — обитатели кембрийских морей. Эти членистоногие — древние предки ракообразных. Тело трилобитов было защищено хитиновым панцирем. Длина тела этих существ достигала 72 сантиметров.

Источник

Естествознание.ру

Эволюция рептилий и млекопитающих. Первые представители и их развитие

Первыми животными, которых причисляют уже к земноводным, а не к рыбам, стали ихтиостеги. Они жили около 365 миллионов лет назад. Эти метровые существа имели лапы вместо плавников, но еще с трудом передвигались по суше и вели полуводный образ жизни.

На период выхода позвоночных на сушу пришлось очередное массовое вымирание — девонское. Оно привело к вымиранию почти всех бесчелюстных и панцирных рыб, многих кораллов и других организмов. Тем не менее, первые земноводные выжили. Однако еще не один миллион лет ушел у них на то, чтобы адаптироваться к жизни на суше.

ПЕРВЫЕ РЕПТИЛИИ. СИНАПСИДЫ

Когда на суше преобладали болота, климат был теплым и влажным. Земноводные комфортно жили в воде и около нее. Но примерно 340-330 миллионов лет назад некоторые из них решили освоить более сухие места. Они обзавелись более сильными конечностями, усовершенствовали легкие. Кожа стала более сухой, чтоб не теряла живительную влагу. Но для жизни вдали от воды требовалось еще одно важное изменение. В давние времена земноводные, подобно рыбам, метали икру, и их потомство должно было развиваться в водной среде.

Около 330 миллионов лет назад появились первые амниоты — животные, способные откладывать яйца. Оболочка их яиц была мягкой, тем не менее их уже можно было откладывать на суше. Так потомство могло появляться вдали от водоема, минуя стадию головастиков.

Ранние рептилии разделились на три большие группы животных: анапсиды, синапсиды и диапсиды. При этом анапсидов и диапсидов объединяют в группу завропсидов. Ученые выделяют эти группы по строению черепа, а именно по числу отверстий, через которые могут проходить мышцы. Казалось бы, отличие незначительное, но дальнейшая эволюция этих групп пошла совершенно разными путями.

Тиктаалик, живший на Земле 375 миллионов лет назад, имел ребра, легкие и умел вертеть головой.

От завропсидов произошли продвинутые рептилии, в том числе и динозавры, а затем и птицы. Синапсиды же дали начало ветви звероподобных ящеров, а затем и млекопитающим.

ЦИНОДОНТЫ. ПЕРВЫЕ МЛЕКОПИТАЮЩИЕ

Первым настоящим млекопитающим считается теплокровный ночной зверь мегазостродон, который жил около 200 миллионов лет назад. Длина животного была всего 10 сантиметров. Зверек питался насекомыми, червями и другой мелкой живностью. Как и все современные млекопитающие, мегазостродон выкармливал потомство молоком. Молочные железы первых млекопитающих развились из потовых желез, и детеныши просто слизывали капельки молока с поверхности тела. Первые млекопитающие все еще откладывали яйца, как это сегодня делают утконосы и ехидны. Однако спустя время они стали живородящими и разделились на две группы — сумчатые и плацентарные.

ЭВОЛЮЦИЯ РАННИХ МЛЕКОПИТАЮЩИХ. ПЕРВЫЕ ПЛАЦЕНТАРНЫЕ

Разделение сумчатых и плацентарных произошло примерно 168-178 миллионов лет назад. Представители обеих групп производили на свет живых детенышей, но если сумчатым требовалось длительное время на донашивание, то детеныши плацентарных рождались довольно крупными. Это давало плацентарным преимущество, и сегодня подавляющая часть видов млекопитающих являются именно плацентарными.

Одно из ранних плацентарных млекопитающих — юрамайя. Этот мелкий зверек размером 10 сантиметров жил около 160 миллионов лет назад и умел лазить по деревьям.

В эпоху господства динозавров млекопитающие были вынуждены оставаться крошечными. Ситуация изменилась лишь 65 миллионов лет назад, когда динозавры вымерли, и путь к завоеванию планеты оказался открыт.

Взяв господство, млекопитающие начали развиваться семимильными шагами. Они эволюционировали в приматов, которые, в свою очередь, дали жизнь нам, современным людям, населяющим планету.

Источник

Процесс эволюции животных, или история развития фауны на Земле

История эволюции животных

Для многих людей, животные, пожалуй, самые знакомые и интересные из всех живых существ на планете. Это может быть связано с тем фактом, что мы сами относимся к Царству животных. Таким образом, у нас есть ряд общих черт со всей фауной, которые указывают на то, что эволюционная история также общая.

Все животные классифицируются как многоклеточные эукариоты: их тела состоят из большого количества клеток, и микроскопическое обследование этих клеток показывает, что они содержат ядро и ряд других органелл. По сравнению с прокариотическими организмами, такими как бактерии, животные имеют относительно недавнее эволюционное происхождение. Данные ДНК свидетельствуют о том, что первые эукариоты развивались от прокариот, от 2,5 до 1 млрд лет назад. То есть, эукариоты датируются как таксоны начиная с заключительного в докембрии протерозойского эона. Ископаемые, как простые одноклеточные, так и более сложные многоклеточные организмы находятся в изобилии в породах этого периода времени. Фактически, название «протерозой» означает «ранняя жизнь».

Растения и животные обязаны своим происхождением эндосимбиозу, процессу, когда одна клетка глотает другую, но по какой-то причине не усваивает ее. Свидетельством тому является их функционирование. Животные полагаются на органеллы, называемые митохондриями, которые необходимы для синтеза АТФ, а также на аэробное дыхание. Имеются значительные свидетельства того, что митохондрии развивались из свободно живущих аэробных бактерий: они представляют собой размер бактериальных клеток; размножаются бинарным делением; имеют свой собственный геном в виде одной круговой молекулы ДНК; их рибосомы более похожи на бактерии, чем на рибосомы, обнаруженные в цитоплазме клеток эукариот; как хлоропласты, они заключены в двойную мембрану.

Животные развивались в море. И именно там они оставались по меньшей мере 600 миллионов лет. Это связано с тем, что в отсутствие защитного озонового слоя, Земля была погружена в летальные уровни УФ-излучения. Как только фотосинтез поднял уровни атмосферного кислорода достаточно высоко, сформировался озоновый слой, а это означало, что тогда живые существа могли отправиться на сушу.

Самые древние окаменелости, свидетельствующие о многоклеточных животных, представляют собой норы, которые, по-видимому, были сделаны гладкими, червеобразными организмами. Такие следы окаменелостей были обнаружены в скалах Китая, Канады и Индии, но они мало рассказывают нам о животных, которые их оставили.

Эдиакарская биота

Между 620 и 550 миллионами лет назад (во время эдиакария, или вендского периода) в летописи окаменелостей появились крупные, сложные, мягкотелые многоклеточные животные. Эта особая группа животных, известная как эдиакарская биота (или вендская биота), впервые была обнаружена на территории Австралии, но встречалась и в других частях планеты.

Как группа, эдиакарские животные отличались плоским, рельефным видом, и многие проявили радиальную симметрию. Они варьировались в размерах от 1 см до 1 м и были классифицированы по трем основным формам: дисковидные, завитые или овально-удлиненные.

Кембрийский «взрыв» и «Сланцы Бёрджес»

Эдиакарские животные исчезают из летописи окаменелостей в конце вендского периода (544 миллионов лет назад). На их месте появляются представители почти всех современных типов: губки, медузы и кораллы, плоские черви, моллюски, кольчатые черви, насекомые, иглокожие и хордовые, а также множество «меньших» типов, таких как немертины. Эти «современные» организмы появились относительно быстро в разрезе геологического времени, и их резкое возникновение часто описывается как «кембрийский взрыв», однако, помните, что летопись окаменелостей «взрыва» распространяется примерно на 30 миллионов лет.

Одни из самых известных камбрийских окаменелостей были обнаружены в Сланцах Бёрджес, на территории Британской Колумбии. Эта горная формация появилась в середине кембрия, когда «взрыв» уже длился в течение нескольких миллионов лет. Она содержит известных животных, таких как трилобиты, моллюски, иглокожие, и плеченогие. Также здесь были обнаружены останки необычных животных, таких как Опабиния, которая, принадлежала к вымершему классу. Даже раннее хордовое животное Пикайя, было найдено сланцах Бёрджес.

Эти окаменелости также служат хорошим доказательством плотоядных животных (например, Аномалокарис) и, следовательно, сложных отношений между хищниками и добычей. Они дают представление о том, как эволюция могла развиваться относительно истории многоклеточных животных, и на самом деле некоторые авторы рассматривают кембрий, как период экстремальных «экспериментов» и огромного фаунистического разнообразия.

Причины кембрийского «взрыва»

Причина распространения животных форм в кембрии является предметом серьезных дискуссий среди ученых. Некоторые указывают на увеличение уровней кислорода в атмосфере, которое началось около 2000 миллионов лет назад, позволило эволюционировать более крупным организмам, и более сложным структурам тел. Изменение химии океана предоставило возможность развивать твердые части тела, такие как зубы и поддерживающие скелеты, благодаря карбонату кальция (CaCO3). Массовое вымирание, ознаменовавшее конец вендского периода должно было открыть экологические ниши, которые использовали новые животные, равно как и изменения среды обитания, вызванное континентальным дрейфом.

Важны также генетические факторы. Недавние исследования показывают, что за период до кембрийского взрыва наблюдалась постепенная эволюция генов, которые управляют процессами развития. Благодаря этому, начался беспрецедентный период эволюционных экспериментов и конкуренции. Многие виды, обнаруженные в летописи окаменелостей кембрия, исчезли бесследно. Те животные, которые остались в живых, подверглись значительным эволюционным изменениям.

Недавно многие ученые начали сомневаться в том, был ли кембрийский «взрыв» реальным событием или являлся древней летописью окаменелостей. Генетические данные показывают, что многоклеточные животные эволюционировали около 1 млрд лет назад; это подтверждается ископаемыми эмбрионами из пород в Китае, которые датируются 600 миллионами лет. Эти эмбрионы более сложные, чем у простых организмов, таких как губки и медузы, что говорит о том, что многоклеточные животные должны были развиваться намного дольше по времени. Кроме того, трилобиты были очень разнообразной группой даже в начале кембрия, и некоторые ученые полагают, что это указывает на то, что группа членистоногих должна была иметь гораздо более раннее эволюционное происхождение.

Появление животных на Земле

Первые позвоночные

Животные продолжали диверсифицироваться в ордовикский период (505-440 миллионов лет назад). В основном это были беспозвоночные, в том числе граптолиты, которые были палочковидными ветвящимися колониями мелких животных, вместе с брахиоподами, трилобитами, головоногими моллюсками, кораллами, морскими лилиями и конодонтами. Теперь конодонты относятся к типу хордовых, но долгое время они были известны благодаря крошечным окаменелостям зубовидных скелетных останков.

Появление рыб

Как и конодонты, рыбы относятся к типу хордовых, поскольку они имеют определенные особенности: спинную струну или хорду, спинной нервный тяж, жаберные щели и хвост, который выходит за пределы ануса. Тем не менее, рыбы помещаются в подтип позвоночные (Vertebrata), потому что они также показывают развитие скелетных функций, таких как позвоночник, череп и кости на конечностях.

Бесчелюстные

Бесчелюстные (Agnathans) были самой ранней группой рыб: окаменелость Хайкоуихтис (Haikouichthys ercaicunensis) насчитывает около 530 миллионов лет, до кембрия. Раньше самые ранние бесчелюстные были датированы примерно 480 миллионами лет назад. Agnathans традиционно были помещены с позвоночными из-за присутствия черепа, хотя в современных животных, таких как миксиновые, отсутствует позвоночный столб. Самыми ранними бесчелюстными были остракодермы. Они имели хорошо развитый экзоскелет. Когда акулы и костные рыбы начали развиваться, около 450 миллионов лет назад, большинство остракодерм вымерли. Осталась лишь родословная, которая связывает их с современными миксинами и миногами.

Первые наземные животные

Членистоногие были первыми животными, которые стали постоянными наземными обитателями. Ископаемые останки этих представителей фауны, найденные в Западной Австралии, насчитывают около 420 миллионов лет.

Членистоногие заранее приспособелись к жизни на суше. К тому времени, как они вышли на берег, у них уже появились более легкие тела и тонкие, сильные ноги, которые позволили им передвигаться. Их жесткие внешние экзоскелеты обеспечивали защиту и помогли сохранить необходимую влагу.

Проблемы, возникшие при переходе на сушу

Ранние наземные животные должны были справиться с такими проблемами, как сохранение воды, газообмен, размножение, а также c тем фактом, что вода больше не поддерживала их тела против силы притяжения. У животных начали развиваться водоотталкивающие свойства тела, внутренние газообменные системы, способы размножения (которые не включали воду), а также сильные механизмы поддержки тела (эндоскелеты и экзоскелеты), позволяющие им перемещаться по суше. Однако не все таксоны фауны одинаково успешно справились с этими проблемами.

Эволюция земноводных

К девонскому периоду на земле доминировали две основные группы животных: тетраподы (четвероногие наземные позвоночные) и членистоногие, в том числе паукообразные и бескрылые насекомые. Первыми тетраподами были амфибии, такие как Ихтиостега, которые также были тесно связаны с лопастопёрыми рыбами, например, представителями вымершего рода Eusthenopteron.

Ихтиостеги имели несколько особенностей, которые предварительно адаптировали их к жизни на суше: у них были конечности (с пальцами), позволяющие передвигаться по дну мелких водоемов; легкие, для газообмена; а также начало шеи. Последнее важно, поскольку земной хищник не может полагаться на поток воды, чтобы получить пищу в рот, поэтому для поимки добычи вынужден поворачивать голову. Кости в плавниках ихтиостег почти идентичны костям в конечностях ранних амфибий.

Череп ихтиостеги был похож с черепом лопастопёрой рыбы Eusthenopteron, но выраженная шея отделяла тело от головы. В то время как у ихтиостеги было четыре сильных конечности, форма его задних ног подсказывает, что это животное не проводило все свое время на суше.

Первые рептилии и амниотическое яйцо

Ранние рептилии принадлежали к отряду, названному капторинидами. Гилономусы были представителями этого отряда. Это были маленькие животные размером с ящерицу, с черепами амфибий, плечами, тазом и конечностями, а также промежуточными зубами и позвонками. Остальная часть скелета была рептильной. Многие из этих новых «рептильных» особенностей также заметны у маленьких, современных амфибий.

Первые млекопитающие

Эта эволюционная линия обеспечивает отличную серию переходных окаменелостей. Развитие ключевой особенности млекопитающих, наличие единственной кости в нижней челюсти (по сравнению с несколькими у рептилий), можно проследить в истории окаменелостей этой группы. Она включает в себя прекрасные переходные окаменелости, Diarthrognathus и Morganucodon, чьи нижние челюсти имеют как рептильные, так и млекопитающие сочленения с верхними. Другие новые особенности, обнаруженные в этой линии, включают развитие различных видов зубов (особенность, известная как гетеродонтность), формирование вторичного нёба и увеличение зубной кости в нижней челюсти. Ноги расположились непосредственно под телом, эволюционное продвижение, которое происходило у предков динозавров.

Однако в конце пермского периода были динозавры, а не млекопитающие-рептилии, которые воспользовались новыми доступными экологическими нишами для диверсификации в доминирующих наземных позвоночных. В море у лучепёрых рыб начался процесс адаптивной радиации, который сделал их класс наиболее богатым видами из всех классов позвоночных.

Классификация динозавров

Одно из основных изменений в группе рептилий, породивших динозавров, заключалось в позе животных. Изменилось расположение конечностей: ранее они выступали по бокам, а затем начали расти непосредственно под телом. Это имело серьезные последствия при передвижении, поскольку позволило выполнять более энергосберегающие движения.

Динозавры, или «ужасные ящерицы», делятся на два отряда, исходя из строения тазобедренного сустава: ящеротазовые и птицетазовые. Птицетазовые включают Трицератопс, Игуанодон, Гадрозавров и Стегозавров). Ящеротазовые далее подразделяются на теропод (например, целофиз и тираннозавр рекс) и завропод (например, апатозавр). Большинство ученых согласны с тем, что птицы эволюционировали от динозавров теропод.

Хотя динозавры и их непосредственные предки доминировали в наземных экосистемах мира во время триаса, млекопитающие продолжали развиваться в это время.

Дальнейшее развитие ранних млекопитающих

Синапсиды характеризуются наличием пары дополнительных отверстий в черепе за глазами. Это открытие дало синапсидам (и аналогичным образом диапсидам, у которых есть две пары отверстий), более сильные мышцы челюстей и лучшие способности кусать, по сравнению с ранними животными. Пеликозавры (такие как Диметродон и Эдафозавр) были ранними синапсидами; они были млекопитающими-рептилиями. Позднее синапсиды включали терапсид и цинодонт, которые жили во время триасового периода.

Цинодонты обладали многими характерными особенностями млекопитающих, включая уменьшенное количество или полное отсутствие поясничных ребер, предполагающих наличие диафрагмы; хорошо развитые клыки и вторичное небо; увеличенный размер зубного ряда; отверстия для нервов и кровеносных сосудов в нижней челюсти, что свидетельствует о наличии вибриссов.

Около 125 миллионов лет назад млекопитающие уже стали разнообразной группой организмов. Некоторые из них были бы похожи на сегодняшних однопроходных (например, на утконоса и эхидну), но также присутствовали ранние сумчатые (группа, которая включает в себя современных кенгуру и опоссумов). До недавнего времени считалось, что плацентарные млекопитающие (группа, к которой принадлежат большинство живых млекопитающих) имели более позднее эволюционное происхождение. Однако недавние обнаруженные окаменелости и данные ДНК свидетельствуют о том, что плацентарные млекопитающие намного старше, и возможно, развивались более 105 миллионов лет назад.

Обратите внимание, что сумчатые и плацентарные млекопитающие дают отличные примеры конвергентной эволюции, где организмы, которые не особенно тесно связаны, развили аналогичные формы тела в ответ на аналогичные воздействия окружающей среды.

Археоптерикс и эволюция птиц

В 1861 году интригующая окаменелость была обнаружена в юрском известняке Зольнхофен на юге Германии, источнике редких, но исключительно хорошо сохранившихся окаменелостей. Ископаемое, казалось, сочетало в себе черты как птиц, так и рептилий: скелет рептилий, сопровождаемый ясным отпечатком перьев.

В то время как археоптерикс первоначально был описан как пернатая рептилия, его долгое время считали переходной формой между птицами и рептилиями, что сделало это животное одним из самых важных ископаемых, когда-либо обнаруженных. До недавнего времени это была самая ранняя из известных птиц. Недавно ученые поняли, что археоптерикс имеет большее сходство с манирапторами, группой динозавров, которая включает в себя печально известных велосирапторов из «Парка юрского периода», чем с современными птицами. Таким образом, археоптерикс обеспечивает сильную филогенетическую связь между этими двумя группами. Ископаемые птицы были обнаружены в Китае, которые даже старше археоптерикса, а другие открытия пернатых динозавров поддерживают теорию о том, что тероподы развивали перья для изоляции и терморегулирования, прежде чем птицы использовали их для полета.

Более пристальное изучение ранней истории птиц является хорошим примером концепции, согласно которой эволюция не является ни линейной, ни прогрессивной. Линия птиц беспорядочная, и проявляется множество «экспериментальных» форм. Не все достигли возможности летать, а некоторые выглядели совсем не так, как современные птицы. Например Микрораптор гуи, который, по-видимому, был летающим животным, и имел асимметричные перья полета на всех четырех конечностях, относился к дромеозавридам. Археоптерикс сам по себе не принадлежал к родословной, из которой развивались настоящие птицы (Neornithes), но был членом ныне вымерших энанциорнисовых птиц (Enantiornithes).

Конец эпохи динозавров

Возникновение цветущих растений во время раннего мелового периода вызвало крупную адаптивную радиацию среди насекомых: появились новые группы, такие как бабочки, мотыльки, муравьи и пчелы. Эти насекомые выпивали нектар из цветов и выступали в качестве опылителей.

Массовое вымирание в конце мелового периода, 65 миллионов лет назад, уничтожило динозавров вместе с любыми другими наземными животными весом более 25 кг. Это проложило путь для расширения млекопитающих на суше. В море в это время рыба снова стала доминирующим таксоном позвоночных.

Современные млекопитающие

Самые старые подтвержденные окаменелости приматов насчитывают около 60 миллионов лет. Ранние приматы эволюционировали от древних ночных насекомоядных, что-то вроде землероек, и напоминали лемуров или долгопят. Они были, вероятно, древесными животными и обитали в тропических или субтропических лесах. Многие из их характерных особенностей хорошо подходили для этой среды обитания: руки, предназначенные для захвата, вращающиеся плечевые суставы и стереоскопическое зрение. У них также был относительно большой размер мозга и когти на пальцах.

В то же время, когда млекопитающие диверсифицировались на суше, они также возвращались к морю. Эволюционные переходы, которые привели к китам, были тщательно изучены в последние годы с обширными ископаемыми находками из Индии, Пакистана и Ближнего Востока. Эти ископаемые указывают на изменение от наземных Мезонихий, которые являются вероятными предками китов, к таким животным, как Амбулоцетусы и примитивные киты, называемые Археоцетами.

Когда на Земле наступило потепление, тундра уступила дорогу лесам. По мере изменения климата очень крупные млекопитающие, которые приспособились к сильному холоду, такие как мамонт и шерстистый носорог, вымерли. Люди, однажды зависящие от этих «мега млекопитающих», как основного источника пищи, переключились на меньших животных и начали собирать растения, чтобы дополнить свой рацион питания.

Доказательства показывают, что около 10 800 лет назад климат подвергся резкому холодному повороту, который длился несколько лет. Ледники не вернулись, но животных и растений было мало. По мере того, как температура начала восстанавливаться, популяции животного мира росли, и появились новые виды фауны, которые существуют и сегодня.

В настоящее время эволюция животных продолжается, поскольку возникают новые факторы, которые вынуждают представителей животного мира приспосабливаться к изменениям окружающей их среды.

Источник