Первые земноводные произошедшие от кистеперых рыб. Древние кистеперые, двоякодышащие и многоперые
Кандидат биологических наук Н. Павлова, главный хранитель Зоологического музея МГУ
В конце 1938 года научный мир был потрясен вестью о том, что в водах Южной Африки поймана рыба, считавшаяся вымершей миллионы лет назад,- пращур всех наземных позвоночных животных. Об истории открытия древнейшей рыбы Земли - латимерии - можно прочитать в книге Дж. Л. Б. Смита «Старина четвероног» (перевод с английского). Москва. 1962 год. Государственное издательство географической литературы.
Латимерин на коралловом рифе. Фото Ж. Стевана (1971 год).
Около 400 миллионов лет тому назад водоемы Земли заселяло множество разнообразных рыб. Девонский период в истории нашей планеты иногда так и называют «веком рыб». Самой многочисленной группой были кистеперые, или мясисто-лопастные, рыбы.
Голова латимерии сбоку и снизу. Видны крупные покровные кости и пластинки нижней челюсти.
Наука и жизнь // Иллюстрации
Грудной и брюшной плавники латимерии. Мясистые основания плавников сильно развиты.
Наука и жизнь // Иллюстрации
Латимерия. Подводное фото Ж. Стевана.
Транспортировка латимерии с места поимки на остров.
Хвостовой плавник рыб состоит из спинной и брюшной лопастей. Первоначально они симметрично располагались по обеим сторонам хорды.
Разрез спирального клапана.
Строение чешуи акул.
Чешуя целаканта.
Яйца целаканта, выставленные в витрине одного из французских музеев.
За древнейшей рыбой прочно закрепилось название «зоологической сенсации. XX века». Это сенсационное животное сейчас можно видеть в Зоологическом музее МГУ.
Читатели просили редакцию рассказать о чудо-рыбе более подробно, чем это могли сделать информационные заметки в газетах. Выполняем эту просьбу.
3 января 1938 года профессор химии Греймстаунского колледжа (Южно-Африканский союз) Дж. Л. Б. Смит получил письмо от хранителя музея Ист-Лондона мисс М. Куртенэ-Латимер, в котором говорилось о том, что в музей доставлена совершенно необычная рыба.
Профессор Смит, страстный ихтиолог-любитель, в течение долгих лет собирал материал о рыбах Южной Африки и поэтому переписывался со всеми музеями страны. И даже по не очень точному рисунку определил, что пойман представитель кистеперых рыб, которые, как считалось, вымерли примерно 50 миллионов лет назад.
Профессору Смиту принадлежит честь открытия, названия и описания кистеперой рыбы. С тех пор каждый музей мира стремится заполучить экземпляр этой рыбы, названной Латимерией Халумной.
Шестьдесят восьмой экземпляр латимерии был пойман 16 сентября 1971 года на уду - приманкой служила глубоководная рыба руди - жителем Коморских островов Саидом Мохамедом. Длина рыбы - 164 сантиметра, вес - 65 килограммов.
Эта латимерия была приобретена Институтом океанологии Академии наук СССР и передана в Зоологический музей МГУ на хранение. В мастерской изготовили из гипса точную копию коллекционного экземпляра и выставили в экспозиции.
Латимерия: от головы до хвоста
И вот перед нами «старина четвероног», как назвал его профессор Смит. Да, он очень похож на своих древних родичей, внешний облик которых известен нам по реконструкциям с окаменелостей. Больше того, он почти не изменился за минувшие 300 миллионов лет.
Латимерия сохранила множество древних черт своих предков. Массивное туловище ее покрыто крупной мощной чешуей. Отдельные пластинки налегают одна на другую так, что тело рыбы защищено тройным слоем, как броней.
Чешуя латимерии совершенно особого типа. Из современных рыб ни у одной не встречается. Множество бугорков на поверхности чешуек делает ее поверхность шероховатой, и жители Коморских островов нередко используют отдельные пластинки вместо наждака.
Латимерия - хищник, и ее мощные челюсти вооружены острыми, крупными зубами.
Самое оригинальное и замечательное в облике латимерии - это ее плавники. В центре хвостового плавника имеется добавочная обособленная лопасть - рудимент хвоста древних форм, который у современных нам рыб был вытеснен верхним и нижним плавниками.
Все остальные плавники латимерии, кроме переднего спинного, похожи скорее на лапы пресмыкающихся. У них хорошо развитая мясистая лопасть, покрытая чешуей. Второй спинной и анальный плавники обладают исключительной подвижностью, а грудные могут вращаться почти в любых направлениях.
Скелет парных грудных и брюшных плавников латимерии обнаруживает поразительное сходство с пятипалой конечностью наземных позвоночных. Палеонтологические находки позволяют достаточно полно восстановить картину преобразования скелета плавника ископаемой кистеперой рыбы в скелет пятипалой конечности первых наземных позвоночных - стегоцефалов.
Череп ее, как и у ископаемых целакантов, подразделен на две части - рыльную и мозговую. Поверхность головы латимерии покрыта мощными костями, подобными тем, какие были у древних кистеперых рыб, и чрезвычайно сходными с соответствующими костями черепа первых четвероногих животных стегоцефалов, или панцирноголовых. Из покровных костей на нижней стороне черепа у латимерии сильно развиты так называемые югулярные пластинки, которые очень часто наблюдались и у ископаемых форм.
Вместо позвоночника у современного целаканта имеется спинная струна - хорда, образованная упругим волокнистым веществом.
В кишечнике латимерии есть особая складка - спиральный клапан. Это очень древнее приспособление замедляет продвижение пищи по кишечному тракту и увеличивает поверхность всасывания.
Чрезвычайно примитивно устроено сердце латимерии. Оно имеет вид простой изогнутой трубки и не похоже на мускулистое, сильное сердце современных рыб.
Да, латимерия очень похожа на вымерших целакантов, но есть и серьезное отличие. Ее плавательный пузырь сильно уменьшился и превратился в небольшой кожный лоскут, заполненный жиром. Вероятно, это уменьшение связано с переходом целакантов к обитанию в море, где отпала необходимость в легочном дыхании. С этим же, видимо, связано и отсутствие у латимерии внутренних ноздрей - хоан, которые были характерны для ископаемых кистеперых рыб.
Вот каков он, представитель древнейшего рода целакавтов, доживший до наших дней1 Сохранив многие древнейшие черты в своем строении, он в то же время оказался хорошо приспособленным к жизни в современных морях.
Давайте теперь посмотрим на латимерию в целом. Ведь внешний вид рыбы может многое поведать ученому о местах ее обитания и о привычках. Вот что пишет об этом профессор Смит: «С первого же раза, когда я увидел его (целаканта), эта замечательная рыба всем своим видом сказала мне так же отчетливо, как если бы по-настоящему могла говорить:
«Посмотри на мою твердую, мощную чешую. Посмотри на мою костистую голову, на крепкие колючие плавники. Я так хорошо защищен, что мне никакой камень не страшен. Разумеется, я живу в каменистых местах среди рифов. Можешь мне поверить: я крепкий парень и никого не боюсь. Нежный глубоководный ил не для меня. Уже моя синяя окраска убедительно говорит тебе, что я не обитатель больших глубин. Там нет синих рыб. Я плыву быстро только на короткое расстояние, да мне это и ни к чему: из укрытия за скалой или из расселины я бросаюсь на добычу так стремительно, что у нее нет надежды на спасение. А если моя добыча стоит неподвижно, мне не надо себя выдавать быстрыми движениями. Я могу подкрасться, медленно карабкаясь вдоль ложбин и проходов, прижимаясь для маскировки к скалам. Посмотри на мои зубы, на могучие челюстные мышцы. Уж если я кого схвачу, то вырваться будет нелегко. Даже крупная рыба обречена. Я держу добычу, пока она не умрет, а потом не спеша закусываю, как это делали подобные мне на протяжении миллионов лет».
Обо всем этом и еще о многом поведал целакант моему глазу, привыкшему наблюдать живых рыб.
Я не знаю ни одной современной или вымершей рыбы, которая была бы страшна целаканту - «охотнику рифов». Скорее наоборот, он - подобно еще более крупному хищнику, морскому судаку,- представляет собой страшного врага для большинства рыб, обитающих в зоне рифов. Словом, я поручился бы за него в любой его схватке даже с самыми подвижными соперниками; не сомневаюсь, что и ныряльщик, плавая среди рифов, не был бы в восторге от встречи с целакантом».
Латимерия: поиски продолжаются
Со дня открытия латимерии времени прошло много, а узнали нового ученые относительно мало. Это понятно: ведь на Коморских островах, в водах которых водится замечательная рыба, научных учреждений нет, и изредка попадающиеся рыбины к приезду срочно вызванных ученых оказываются мертвыми и изрядно разложившимися.
Рассматривая статистику поимок латимерии, с 1952 года (когда был пойман второй экземпляр) до 1970 года в среднем ежегодно ловилось по две-три рыбы. Причем все, кроме первой, были пойманы на уду. Счастливые случаи распределялись по годам неровно: наиболее удачным был 1965-й (семь латимерии), а самым скудным - 1961 год (один экземпляр). Как правило, латимерии попадались на крючок между восемью часами вечера и двумя часами утра. Почти все рыбы были пойманы с ноября по апрель. Из этих данных не следует делать преждевременных выводов о привычках «старины четверонога»: статистика отражает скорее местные климатические условия и особенности прибрежного рыболовства. Дело в том, что с июня по сентябрь-октябрь у Коморских островов часты сильные юго-восточные ветры, опасные для утлых пирог, и рыбаки почти не выходят в море. Кроме того, и в тихий сезон коморские рыбаки предпочитают удить по ночам, когда спадает жара и затихает бриз.
Сообщениям о том, на какой глубине попадается латимерия, тоже не стоит придавать большого значения. Глубину рыбаки измеряют по длине вытравленной веревки, а в мотке бывает, как правило, не более трехсот метров - отсюда и наибольшая глубина, с которой вытягивали латимерию, определяется как 300 метров. С другой стороны, сомнительно и утверждение, что рыба не поднимается к поверхности выше ста метров. Каменное грузило прикрепляют к бечевке ниткой, и, когда грузило касается дна, нитку рвут резким рывком. После этого подводное течение может далеко отнести крючок с наживкой, и судить о глубине по длине бечевки невозможно.
Поэтому можно предположить, что некоторые латимерии наверняка были вытянуты с глубин, доступных для аквалангистов. Но, судя по тому, что латимерия боится света, на глубины 60-80 метров она поднимается только ночью, а нырять с аквалангом ночью, вдали от берега, в водах, полных акул, никто пока не решился.
На поиски латимерии отправлялись и многочисленные отряды ученых, по, как правило, их поиски были напрасными. Расскажем лишь об одной из последних экспедиций, результаты которой, надо думать, раскроют многие тайны жизни и эволюции латимерии.
В 1972 году была организована совместная англо-французско-американская экспедиция. Ей предшествовала длительная и детальная подготовка. Когда редкая добыча попадется на крючок, заранее знать нельзя, и, чтобы не растеряться в решающие часы, надо было составить четкий и подробный план, что делать с пойманной рыбой: что наблюдать, пока она еще жива, как ее анатомировать, в каком порядке брать ткани органов, как их сохранить для последующего изучения разными методами. Заранее был составлен и список биологов разных стран, выразивших желание получить образцы тех или иных органов для изучения. В списке оказалось полсотни адресов.
Первые два члена экспедиции - француз Ж. Антони и английский зоолог Дж. Форстер - прибыли на остров Гранд-Комор 1 января 1972 года. В пустующем гараже, предоставленном местными властями, они начали устраивать лабораторию, хотя большая часть оборудования находилась еще в пути. А четвертого января пришло сообщение, что на остров Анжуан доставлена латимерия! Рыбак сумел продержать ее живой девять часов, но биологи опоздали и смогли начать препарирование только через шесть часов после того, как рыба уснула. Шесть часов под тропическим солнцем! Кусочки органов для биохимического анализа все же сохранить удалось.
Участники экспедиции объехали несколько деревень, пообещав щедрое вознаграждение за каждый экземпляр живой латимерии. Пробовали ловить и сами - безрезультатно.
22 марта, за неделю до окончания экспедиции, когда большинство ее участников, разуверившись в успехе, разъехались, а двое оставшихся потихоньку паковали склянки, химикалии и инструменты, старый рыбак Мали Юсуф Каар привез в своей пироге живую латимерию. Несмотря на ранний час, он разбудил деревенского старосту, и тот поехал за учеными. Тем временем рыбу поместили в заранее приготовленную для этой цели клетку, которую притопили у берега на мелком месте.
Вот тут и пригодились составленные заранее инструкции! Прежде всего при свете факелов и карманных фонариков биологи подробно разглядели, как плавает латимерия. Большинство рыб при этом волнообразно изгибает тело или отталкивается от воды ударами хвоста. Латимерия же гребла лишь вторым спинным и анальным плавниками. Они вместе выгибались вправо, затем быстро возвращались в среднее положение, давая толчок телу рыбы, и синхронно шли влево, после чего опять следовал толчок. Хвост не участвовал в движении, но, судя по его мощной мускулатуре, латимерия использует хвост на спринтерских дистанциях, одним рывком догоняя жертву.
Грудные плавники взмахивают несинхронно, направляя движение и поддерживая равновесие тела в воде. Остальные плавники неподвижны.
Утверждение, что глаза живой латимерии светятся, оказалось неверным. Обладая блестящим отражательным слоем, который лежит под сетчаткой, они сверкают в свете фонаря, как глаза кошки.
Когда рассвело, движения рыбы засняли на кинопленку, сделали и цветные фотоснимки. Цвет латимерии - темно-бурый со слабым голубоватым оттенком. Описанный некоторыми авторами ярко-голубой цвет - просто отражение синего тропического неба в блестящей чешуе.
К полудню стало ясно, что рыба, проведшая на мелкой воде уже около 10 часов, долго не протянет. Строго следуя графику работ, биологи приступили к вскрытию. Работа эта заняла весь остаток дня. Прежде всего взяли пробы крови (она очень быстро портится), затем зафиксировали кусочки внутренних органов для изучения под электронным микроскопом, анализов и обычной микроскопии.
Позже, доставленные в Европу, пробы были разосланы заинтересованным ученым. Результаты их исследований в основном еще не опубликованы, но уже ясно, что впервые полученные «свежие» пробы органов редкой рыбы многое расскажут о ее физиологии, образе жизни, об эволюции позвоночных животных.
И в заключение можно еще раз вернуться к книге Смита и словами человека, открывшего для нас «зоологическую сенсацию XX века» закончить рассказ о латимерии.
«Открытие целаканта показало, как мало мы, в сущности, знаем о жизни моря. Верно сказано, что господство человека кончается там, где кончается суша. Если у нас достаточно полное представление о формах сухопутной жизни, то наши познания об обитателях водной среды далеко не исчерпывающи, а наше влияние на их жизнь практически равно нулю. Взять, скажем, Париж или Лондон. В их пределах на суше вряд ли есть хоть одна форма жизни, не находящаяся под контролем человека, исключая, разумеется, самые мелкие. Но в самом центре этих древних густо населенных центров цивилизации - в реках Темзе и Сене - жизнь протекает точно так, как протекала миллион, пятьдесят и более миллионов лет назад, примитивная и дикая. Нет ни одного водоема, в котором жизнь подчинялась бы законам, данным человеком.
Сколько исследований проведено в морях, и вдруг обнаруживают целаканта - крупное, сильное животное! Да, мы знаем очень мало. И есть надежда, что где-то в морях поныне обитают и другие примитивные формы».
Бюро справок
Латимерия халумна, целакант
Как и любые другие животные, латимерия имеет несколько названий. Часто они не понятны для непосвященного человека.
Ее родовое название - ЛАТИМЕРИЯ - дано профессором Смитом в честь мисс Латимер. Именно она первой признала в таинственной рыбе, попавшей в трал, нечто необычное, из ряда вон выходящее. Биологи часто называют животных или растения в честь людей, имеющих большие заслуги перед наукой.
Второе слово - ХАЛУМНА - видовое название. Халумна - название речки, недалеко от устья которой поймана первая кистеперая рыба.
Латимерию часто называют ЦЕЛАКАНТОМ. Это вполне правомерно: эта рыба входит в надотряд, который так называется. Слово «целакант» в переводе с латинского означает «полый шип». У большинства рыб сверху и снизу позвоночника хорошо заметны твердые костные шипы. У целакантов эти шипы полые и не очень твердые. Отсюда и название.
Латимерию называют и КИСТЕПЕРОЙ РЫБОЙ. Так называются все рыбы, обладающие такими же, как и у латимерии, плавниками.
Современные кистеперые рыбыявляются представителями древнейшего вида, который считался полностью исчезнувшим около 70 млн лет назад. Но в 1938 г. редчайшая особь была поймана в Индийском океане у южных африканских берегов. Второй раз такая рыба выловлена в той же самой области. Все пойманные особи были досконально изучены и взяты под охрану.
Кто такие кистеперые рыбы?
Это древнейшие представители, которые появились около 406-360 млн лет назад. Их останки были найдены в морской и пресной среде на разных частях . Ученые предполагают, что в местах их обитания мог быть недостаток кислорода, из-за чего появились некоторые особенности в строении их плавников и дыхательной системы:
- мощная мускулатура;
- скелет напоминал разветвленными частями кисть, что и послужило основанием для названия;
- двойное дыхание (в том числе и легочное).
Длина этих представителей могла достигать до 7 м, они вели малоподвижный образ жизни, преимущественно по дну водоёмов. У них имелись многочисленные зубы конической формы, что позволило сделать вывод, что ти рыбы были хищниками.
Среди ученых есть гипотеза о том, что от представителей кистеперых возникли первые земноводные. Но полностью эта теория не доказана, но аргументы в ее пользу есть:
- хорошо развитая мускулатура помогла выбраться на сушу;
- имевшееся, кроме жаберного, еще и легочное дыхание;
- задние носовые отверстия, которые были у кистеперых, позволяли учуять приближающуюся добычу.
По данным ученых, все представители этого вида вымерли около 70 млн лет назад, поэтому пойманная в 1938 г. кистеперая рыба стала настоящей сенсацией. Вдохновившиеся специалисты, решили попробовать поймать еще рыб. Оказалось, что была целая популяция, которая находилась у Коморских островов.
Обнаруженной рыбе дали название латимерия. До 1998 г. был только один вид данного рода, но потом у индонезийских берегов поймана еще одна разновидность латимерии. Они обитают на достаточно большой глубине и ведут ночной образ жизни. Как и их древние предки, являются хищниками, что подтверждает наличие множества острых зубов. Днем прячутся в зарослях, а в ночное время выплывают на охоту - на рыб и кальмаров. Но и сами латимерии могут стать добычей более крупных видов рыб, например, акул.
Современные представители мало чем отличаются от своих древних родственников. У них имеется мощный хвост, сильные плавники с хорошо развитой мускулатурой, но черепная коробка почти полностью заполнена жироподобной жидкостью. Плавников у латимерии 7, 6 из них хорошо развиты и очень сильно напоминают конечности. Когда она передвигается, то опирается на парные плавники и перебирает ими. Но такое случается редко, потому что рыбы практически всё время находятся на дне моря.
У современных кистеперых рыб окраска синевато-серая с большими серо-белыми пятнами, которые расположены по всему рыбьему туловищу. Рисунок, который получается в результате этих пятен, является индивидуальным для каждой рыбы, что помогает при наблюдениях за ними.
У такой окраски есть еще одно предназначение - она является хорошей маскировкой, потому что светлые пятна являются отражением той местности, в которой они обитают. По этой окраске можно отличить два вида латимерии: у умирающей коморской происходит смена цвета с синего на коричневый, а у индонезийской разновидности окраска всегда остается коричневого оттенка с золотистым блеском на белых пятнах.
Размножение кистеперых
Латимерии являются яйцеживородящими. У яиц ярко-оранжевая окраска, диаметр у них - 9 см и вес - около 300 г. Беременность у этих рыб длится 13 месяцев, а длина тела их детёнышей достигает 33 см. Благодаря научным исследованиям, выяснилось, что у них развитая и сложная для рыб репродуктивная система. В яйцах имеется достаточный запас желтка, что позволяет эмбрионам питаться с его помощью и получать достаточное количество кислорода.
После достижения половозрелого возраста самки размножаются 1 раз в несколько лет. Достоверно неизвестно, как у латимерий происходит внутреннее оплодотворение и где потом обитают молодые особи после рождения. Во время подводных исследований молодняк не был обнаружен, и только две молодые рыбы были найдены свободно плавающими в толще воды.
Кистеперые - это тропические рыбы, обитающие в морях на глубине около 100 м. В тех глубоких водах, в которых плавают латимерии, пищи для них немного, поэтому ночью они поднимаются несколько выше. Такой выбор среды обитания обусловлен у особей обоих видов тем, что они комфортно себя ощущают при температуре 16-18 градусов. Неудивительно, что ночью рыбы перемещаются в верхние слои воды, потому что ночная среда не вызывает дискомфорт. Днем латимерии возвращаются обратно и мало двигаются, что можно связать с экономией энергии. Существует мнение, что если ее поднять на поверхность, где температура превышает 20 градусов, то у латимерии происходит настолько сильный стресс, что не помогает даже помещение её в холодную воду.
До 1997 г. считалось, что представители кистеперых обитают только в юго-западном районе Индийского океана, в центре которого располагаются Коморские острова. Именно поэтому найденный там вид латимерии назвали коморским. Позднее был обнаружен еще один экземпляр у берегов Индонезии. Ученые стали считать, что данная рыба случайно оказалась в тех водах, но позже было доказано, что это самостоятельный вид латимерии. Неоднократно происходили уловы у берегов Кении, была найдена постоянная популяция в южноафриканской бухте, что расширило ареал кистеперых вдоль всего побережья ЮАР.
- Возникновение латимерий, которых обнаружили ученые.
- Другие, возможно, смогли приспособиться к дыханию на суше и с помощью крепких плавников выбраться из воды. Поэтому есть гипотеза, что такие латимерии стали потомками наземных существ.
Способы их сохранения
Когда, считавшаяся вымершей, рыба была поймана у Коморских островов, они являлись французской территорией. Поэтому ловить их разрешалось только французам, но страна преподносила пойманных латимерий как дипломатический подарок. Во время масштабных исследований, которые проводились в 80-е гг., появилось мнение, что хордовая жидкость продлевает жизнь. Тогда образовался черный рынок, где стоимость одной рыбы достигала больших сумм. После этого коморские латимерии стали на грани исчезновения, и были приняты меры по спасению вида.
Был создан специальный совет, который занимался вопросами сохранения вида. После проведенных исследований оказалось, что заявленная ранее численность особей завышена. Предпринятые меры по спасению популяции привели к постоянной численности коморского вида. В 2009 г. их численность составляла 300-400 особей.
Современные кистеперые рыбынаходятся под угрозой исчезновения из-за того, что у них небольшой ареал, специфичная физиология и образ . Латимерия уникальна не только потому, что является представителем древнейшей группы рыб, но она может быть важным эволюционным звеном для появления сухопутных существ. Поэтому нужно стараться сохранить этот редкий вид.
А между тем в позднем ордовике, в нижнем силуре в море уже плавали панцирные бесчелюстные рыбообразные . Силур и девон - время их расцвета. Голову и переднюю часть тела у многих из них укрывал костный панцирь, а не защищенная им задняя часть тела несла на своей коже. острые зубы!
Знаменательный момент. Мир стал кусаться! Природа изобрела зубы! Кольчугой из мелких острых зубов одела она своих первых позвоночных детей. Потом часть зубов переместилась в рот - на челюсти. К тому времени, надо сказать, у древних предрыб уже появились челюсти (из первой жаберной дуги). А это значит, что они стали уже настоящими рыбами!
«Древнейшими представителями челюстных позвоночных были акантодии , ископаемые остатки которых известны уже из силура. Акантодии были, следовательно, современниками специализированных бесчелюстных позвоночных и могли произойти лишь из более примитивных форм, живших в ордовике и оставивших после себя только следы в виде разрозненных небольших кожных зубов» (академик И. Шмальгаузен).
Самые примитивные обладатели хорды: и оболочники, и ланцетники - извечные обитатели морей. Из этого «. следует, что первоначальная дифференциация позвоночных животных наверняка проходила в море, а последующая их история могла разыгрываться и в пресных водах. Этот вопрос мы должны здесь немного обсудить.
Два американских исследователя, Ромер и Гров, в 1935 году высказали мысль, что позвоночные животные произошли в пресных водах. Однако В. Гросс в 1950 году на более обширном материале получил противоположный результат, которому вполне соответствует и мое собственное мнение. Гросс подсчитал, что в верхнем силуре 64 процента всех рыбообразных жило в море, в нижнем же девоне - лишь 19 процентов» (О. Кун).
Цифры показывают, что расцвет пресноводных рыбообразных наступил в нижнем девоне. И, возможно, как предполагает профессор О. Кун, их массовое переселение из морей в реки произошло именно в это время.
Однако есть противоположное суждение. Академик Л. Берг (многие ученые с ним согласны) полагает: позвоночные животные проходили ранние этапы своей эволюции в реках и озерах.
«Костные рыбы появляются в пресноводных отложениях девона сразу в виде многочисленных форм» (академик И. Шмальгаузен).
Вот эти-то пресноводные костные рыбы нас сейчас особенно интересуют, ибо от них произошли первые четвероногие обитатели суши.
Рыбы, жившие 400-350 миллионов лет назад в реках и озерах, дышали и жабрами и легкими. Оттого и назвали их двоякодышащими. Без легких они бы задохнулись в затхлой, бедной кислородом воде первобытных озер.
Одни из них зубами-жерновами жевали растения (так называемые настоящие двоякодышащие). Другие, кистеперые, ели всех, кого могли поймать. Нападали из засады и, хватая добычу, отравляли ее ядом. Он стекал из нёбной железы вниз по канальцам на зубах. (Если только ихтиологи не ошиблись, решив, что межчелюстная железа кистеперых рыб была ядовитой.)
Позднее кистеперые рыбы из группы целакантов переселились опять в море. Но им там не повезло: они неожиданно вымерли (все, кроме знаменитой латимерии, открытие которой недавно наделало столько шуму).
Кистеперых, которые сохранили верность пресным водам, ожидало великое будущее: им было суждено породить ихтиостегов - прямых предков всех четвероногих и пернатых обитателей суши.
У древних рыб с легкими были удивительные лапоподобные плавники с членистым скелетом, похожим на кисть, очень подвижные и мускулистые. На этих плавниках они ползали по дну. Наверное, вылезали и на берег, чтобы спокойно здесь подышать и отдохнуть. (Суша в ту пору была пустынна - идеальное место для ищущих уединения.) Постепенно плавники- ходули превратились в настоящие лапы. Рыбы вышли из воды и стали жить на суше.
Но какая же причина побудила рыб, которые, надо полагать, чувствовали себя в воде совсем неплохо, покинуть родную стихию? Недостаток кислорода?
Нет, кислорода хватало. Когда в затхлой воде его становилось мало, они могли подняться на поверхность и дышать чистым воздухом. Итак, недостаток кислорода в воде не мог служить причиной, заставившей рыб переменить место жительства.
Может быть, их выгнал на сушу голод?
Тоже нет, потому что суша в то время была более пустынна и беднее пищей, чем моря и озера.
Может быть, опасность?
Нет, и не опасность, так как кистеперые рыбы были самыми крупными и сильными хищниками в озерах той эпохи.
Стремление остаться в воде - вот что побудило покинуть воду! Это звучит парадоксально, но именно к такому заключению пришли ученые, внимательно исследовав возможные причины. В ту далекую эпоху неглубокие сухопутные водоемы часто пересыхали. Озера превращались в болота, а те в лужи. Наконец, под палящими лучами солнца высыхали и лужи. Кистеперые рыбы, которые на своих удивительных плавниках умели неплохо ползать по дну, чтобы не погибнуть, должны были искать новые убежища, новые лужи, наполненные водой.
В поисках воды рыбам приходилось проползать по берегу значительные расстояния. И выживали те, кто хорошо ползал, кто лучше мог приспособиться к сухопутному образу жизни. Так постепенно благодаря суровому отбору рыбы, искавшие воду, обрели новую родину. Они стали обитателями двух стихий - воды и суши. Произошли земноводные животные, или амфибии, а от них - пресмыкающиеся, затем млекопитающие и птицы. И наконец, по планете зашагал человек! Тут мы слишком забежали вперед. Пока из гигантской «лягушки» получился человек, прошло без малого 400 миллионов лет. Так что последуем по порядку. На очереди у нас амфибии.
Древние кистеперые и их потомки . Кистеперые (Crossopterygii) были самыми многочисленными из костных рыб девона. По-видимому, они стоят близко к предкам двоякодышащих рыб и, что заслуживает особого внимания, по всем данным, от них, как уже говорилось, произошли земноводные, а следовательно, и весь ствол наземных позвоночных.
Ранние кистеперые имели веретенообразное тело и были пресноводными хищниками, достигавшими почти 1 м длины. Наиболее характерный признак заключался в строении парных конечностей, имевших хорошо развитое мясистое основание, от которого отходили лучи, поддерживающие плавательную перепонку. Внутренний скелет этих плавников состоял из членистой оси, к одной стороне которой причленялись радиалии, т. е. парные плавники были унисериального типа. Хвост был гетероцеркальный, чешуя — космоидная. Спинных плавников имелось два (характерное отличие от палеонисцид). Присутствие внутренних ноздрей указывает на то, что они подкрадывались к добыче. Имелись также ядоносные зубы, у основания которых располагалась железа, выделявшая яд, брызгальце, отверстие для теменного органа и большие зубы с характерными, глубоко вдающимися внутрь дентина складками эмали (лабиринтодонтные зубы).
Ранние двоякодышащие рыбы (Dipnoi) обнаруживают большое сходство с древними кистеперыми у них тоже было два спинных один анальный и гетероцеркальный хвостовой плавники, космоидная чешуя, в общем сходное расположение покровных костей черепной коробки, внутренние ноздри. Но, с другой стороны, верхняя челюсть срослась с черепной коробкой (аутостилия), межчелюстные, верхнечелюстные и зубные кости были уже утрачены и имелись характерные для всех двоякодышащих рыб небные зубные пластинки. Наконец, парные плавники были бисериального типа. Следует, однако, отметить, что некоторые из более поздних кистеперых имели плавники, переходные к бисериальным.
(по Абелю), последовательно снизу вверх: Dipterus valensiensis (нижний девон), Dipterus macropterus (средний девон), Scaumenacia curta (верхний девон), Phaneropleuron andersoni (верхний девон), Uronema lobatus (нижний каменный уголь), Neoceratodus forsteri (современный)
Эволюцию двоякодышащих в настоящее время удалось проследить очень полно, и мы имеем полный ряд, связывающий нижнедевонского Dipterus с современным цератодом. По-видимому, разделение кистеперых и двоякодышащих протекало в зависимости от различных способов питания: кистеперые оставались рыбоядными хищниками, тогда как двоякодышащие перешли на питание главным образом ракообразными и моллюсками, в связи с чем зубы у них слились в пластинки, и они превратились в современные медлительные существа.
Многоперые (Polypteri) . В ископаемом состоянии неизвестны, строение же их весьма своеобразно. Поэтому об их происхождении можно высказывать лишь более или менее вероятные предположения. Присутствие легких и форма покровных костей черепа сближают их с кистеперыми, от древних представителей которых, по мнению многих исследователей, они и берут свое начало. Однако ряд авторов, опираясь главным образом на отсутствие у многоперых хоан и наличие ганоидной чешуи, сближают их с палеонисцидами в общую группу Paleopterygii.
Еще интересные статьи
Тесная связь с водой, сходство с рыбами на ранних стадиях развития указывают на происхождение земноводных от древних рыб. Остается уточнить, от какой же именно группы рыб берут свое начало земноводные и какая сила выгнала их из водной среды и заставила перейти к наземному существованию. Современные двоякодышащие рыбы считались амфибиями, а затем стали в них видеть связующее звено между амфибиями и настоящими рыбами.
Появление древнейших земноводных относится к концу девонского периода, а расцвет к каменноугольному.
Первоначально амфибии были представлены мелкими формами. Древнейшие ископаемые амфибии каменноугольного периода по общей форме тела напоминают наших тритонов, но отличаются от всех современных земноводных сильным развитием кожного скелета, особенно на голове. Поэтому их выделили в особый подкласс стегоцефалов.
Строение черепа является самой характерной особенностью стегоцефалов. Он состоит из многочисленных костей, плотно смыкающийся друг с другом и оставляющих отверстие только для глаз, ноздрей, и еще одно непарное отверстие имеется на темени. У большинства стегоцефалов брюшная сторона тела была покрыта панцирем из сидящих рядами чешуй. Осевой скелет развит слабо: сохранялась хорда и позвонки состояли из отдельных элементов, еще не спаянных в одно сплошное целое.
По теории академика И.И. Шмальгаузена, земноводные, а следовательно и все наземные позвоночные, произошли от древних пресноводных кистеперых рыб. Промежуточная форма между рыбами и земноводными получила название ихтиостеги.
Древние амфибии были в большей мере приурочены к водоемам, чем их современные потомки. В водной среде их удерживал и тяжелый костный череп, и слабый позвоночник. В результате группа стегоцефалов, давшая начало и позднейшим амфибиям, и древнейшим рептилиям, - престала существовать, а дальнейшее развитие класса пошло в направлении разгрузки костного черепа, устранения костных образований на коже и окостенения позвоночника. В настоящее время процесс исторического развития амфибий привел к образованию трех резко обособленных групп – уже известных нам отрядов хвостатых и бесхвостых амфибий и очень своеобразного отряда безногих, или червяг, в котором насчитывается около 50 видов, приуроченных к влажным тропическим странам обоих полушарий. Это специализированная группа, представители которой «ушли в подполье»: они живут в почве, питаясь там различной живностью, и по внешнему виду напоминают земляных червей.
В современной фауне наиболее процветающей группой оказываются бесхвостые амфибии (около 2100 видов). В пределах этой группы дальнейшее развитие пошло в различных направлениях: одни формы остались тесно связанными с водной средой (зеленые лягушки), другие оказались более приспособленными к наземному существованию (бурые лягушки и особенно жабы), третьи перешли к жизни на деревьях (квакши), разойдясь таким образом в жизненных сообществах (биоценозах) нашей современной природы.
Отряд безногие (≈60 видов).
Питаясь различной мелкой живностью, амфибии истребляют значительное количество насекомых и их личинок. Поэтому лягушек и жаб можно зачислить в категорию защитников урожая и друзей садоводов и огородников.
Отряд хвостатые (280 видов
