В какой эре появились первые пресмыкающиеся. Биология в лицее

Глава четвертая

Эпоха рептилий

1. Жизнь на поверхности Земли.

2. Ящеры.

3. Первые птицы.

4. Период гибели видов.

5. Появление меха и перьев

Мы знаем, что многие сотни тысяч лет на земле в большинстве мест преобладали влажные и теплые условия. Изобилие неглубоких заводей способствовало обширным накоплениям растительной массы, которая со временем стала основой для образования каменного угля. Правда, существовали и холодные периоды, однако они были не настолько продолжительны, чтобы уничтожить растительный мир.

Затем, после долгой эпохи изобилия первобытных растений, на какое-то время на Земле наступил длительный период всемирного похолодания и вымирания преобладавших тогда растительных форм. Так закончился Первый том в истории жизни на нашей планете.

Без сомнения, мезозойские низины были покрыты огромными зарослями древовидных папоротников и плаунов и походили на джунгли. Но в это время не было ни травы, ни дерна и никаких цветковых растений вообще - ни больших, ни малых. Растительность в мезозое в целом отличалась невыразительной окраской. Очевидно, во влажное время года она была зеленой, а в сухое - пурпурной и коричневой. Пожалуй, ей далеко было до той красоты, которой отличаются леса и чащи в наши дни. Не было ни ярких цветов, ни живописных оттенков листвы перед наступлением листопада, потому что и листьев, которые бы могли опадать, еще не было. А на возвышенностях над заболоченными низинами по-прежнему простирался голый каменистый мир, не прикрытый никакой растительностью, доступный всем прихотям непогоды.

Когда мы говорим о хвойных растениях в мезозойском периоде, перед мысленным взором сразу встают сосны и ели, которые теперь покрывают горные склоны. Но на самом деле речь идет лишь о вечнозеленой растительности болотных низин. Горы оставались такими же открытыми и безжизненными, как и прежде. Однообразие горных пространств нарушалось лишь оттенками открытых горных пород, многоцветием различных напластований, что и теперь делает, например, таким неповторимым горный ландшафт Колорадо.

Среди животных, распространившихся к тому времени в низинных местах, на первый план вышли рептилии, которые там обитали в огромном количестве и многообразии. К тому времени они в большинстве своем превратились в исключительно наземных животных.

Между рептилиями и амфибиями существуют определенные различия в анатомическом строении. Эти различия были заметны уже в каменноугольный период верхнего палеозоя, когда амфибии преобладали над всеми наземными животными. Однако главное, что здесь имеет для нас значение, - амфибии должны были возвращаться в воду для икрометания и на ранней стадии развития жить в воде и под водой.

Рептилии же в своем жизненном цикле избавились от стадии головастика. Точнее говоря, головастик у рептилии завершает свое развитие до того, как молодая особь проклюнется из яйца.

Точно так же земноводные избавились и от своей зависимости от водной среды. Некоторые из них, правда, вернулись к ней, - как у млекопитающих гиппопотамы или выдры. Тем не менее, произошло это в ходе дальнейшего развития этих организмов как результат длительного и сложного процесса, который нет необходимости детально излагать в наших «Очерках».

В палеозойскую эру, как мы уже говорили, жизнь на Земле еще не вышла за пределы заболоченных низин вдоль течения рек, приливных морских лагун и т. д. Однако жизнь в мезозое уже смогла куда лучше приспособиться к менее плотной воздушной среде и упорно продвигалась вперед, покоряя открытые равнины и подбираясь к склонам невысоких гор. Размышляя над историей человечества, и в особенности над его будущим, нельзя не обратить особого внимания на этот факт.

У наиболее ранних из известных нам рептилий, как и у их сородичей - амфибий, был такой же большой живот и не очень сильные ноги. Большую часть жизни они проводили, очевидно, ползая в жидкой грязи, как современные крокодилы. Но в мезозое они уже уверенно стояли и передвигались на всех четырех лапах. Другие же, не менее многочисленные их виды научились уравновешивать тело хвостом, стоя на задних лапах, как нынешние кенгуру, для того, чтобы передние конечности могли хватать добычу.

Кости одной весьма примечательной разновидности рептилий, которая по-прежнему передвигалась на четырех лапах, во множестве находят в мезозойских отложениях на территории Южной Африки и России. По ряду признаков, в частности, по строению челюсти и зубов, эти остатки приближаются к скелету млекопитающих. Из-за такого сходства с млекопитающими этот отряд рептилий получил название териодонты (зверозубые ящеры).

Другой отряд рептилий представлен крокодилами; еще одна разновидность рептилий со временем превратилась в пресноводных и морских черепах. Две группы рептилий не оставили живых представителей - ихтиозавры и плезиозавры. Это были огромные существа, которые, подобно китам, вернулись жить в море. Плезиозавр, один из самых крупных водоплавающих той эпохи, иногда достигал в длину тринадцати метров - если брать от головы до кончика хвоста - и добрая половина его длины приходилась на шею! А ихтиозавры представляли собой огромных дельфиноподобных морских ящеров. Но самой обширной группой мезозойских рептилий, давшей наибольшее число разновидностей, были динозавры.

Многие из них достигали совершенно невероятных размеров. В этом отношении динозавры, которые жили на суше, так и остались непревзойденными, хотя и теперь морские обитатели - киты - не уступают им в размерах. Некоторые из динозавров были травоядными. Они питались листьями и молодыми побегами папоротникообразных деревьев и кустарников, а иногда, встав на задние лапы и обхватив передними ствол дерева, объедали его крону. Один из таких травоядных динозавров, диплодок, достигал длины в двадцать восемь метров. А гигантозавр, скелет которого был раскопан в 1912 году учеными немецкой экспедиции в Восточной Африке, был и того больше - свыше тридцати метров!

Считается, что эти ящеры передвигались на четырех лапах, но трудно поверить, что им удавалось выдерживать такой вес, находясь вне воды. Кости динозавров оканчивались хрящами, а суставы у них не были достаточно крепкими. Едва ли эти монстры чувствовали бы себя хорошо, случись им выйти из реки или болотистой заводи. У гигантского травоядного динозавра была объемная нижняя часть тела и короткие конечности, которые почти всегда находились под водой. Голова, шея и передние конечности были гораздо легче. Они, вероятно, находились над водой.

Еще одним примечательным типом динозавра был трицератопс - похожая на бегемота рептилия, но с костяным выростом на голове, как у носорога. Кроме того, существовали и динозавры-хищники, охотившиеся на травоядных сородичей. Из всех живых существ, когда-либо обитавших на земле, самым ужасающим был, очевидно, тираннозавр. Отдельные экземпляры этих хищных ящеров достигали пятнадцати метров в длину (от головы до хвоста). По всей видимости, тираннозавры передвигались, как кенгуру, опираясь на массивный хвост и задние ноги. Некоторые ученые даже предполагают, что ти-раннозавр двигался прыжками - в таком случае, он должен был обладать совершенно невероятными мускулами. Прыгающий слон куда меньше поражал бы воображение. Скорее всего, тираннозавр охотился на травоядных рептилий - обитателей болот. Наполовину погрузившись в жидкую болотную грязь, он преследовал свою жертву по протокам и озерцам заболоченных равнин, вроде нынешних Норфолкских болот или болот Эверглейдс во Флориде.

Еще одной из линий развития пресмыкающихся типа динозавров была группа легких ящеров, которые могли парить в воздухе, спрыгнув с вершины дерева. Между четвертым пальцем и туловищем у них образовалась перепонка, похожая на крыло летучей мыши. При помощи таких перепончатых крыльев они могли планировать от дерева к дереву подобно тому, как это делают сейчас летающие белки.

Этими рукокрылыми ящерами были птеродактили. Их еще часто называют «летающими ящерами». На многочисленных иллюстрациях, изображающих пейзажи мезозойского периода, показано, как они парят в небе над джунглями или же бросаются с высоты на свою жертву. Но на их грудной кости, в отличие от грудной кости птиц, не было киля, к которому крепятся мышцы, достаточно сильные для продолжительного полета.

Внешний вид птеродактилей, должно быть, имел гротескное сходство с геральдическими драконами. В мезозойских джунглях они занимали место птиц. Несмотря на внешнее сходство с птицами, птеродактили птицами не являлись и не были их предками. Строение крыла у птеродактиля совершенно иное, чем у птицы. Оно представляло собой ладонь с одним удлиненным пальцем и перепонкой, а крыло птицы похоже на руку с перьями, которые выходят из ее тыльной стороны. У птеродактилей же, насколько нам известно, не было перьев. Перо - это очень специализированная кожная структура, которая создавалась в процессе длительной эволюции.

Гораздо менее распространенными в то время были другие существа, действительно похожие на птиц. Самые первые из них еще планировали с деревьев, а более поздние уже умели летать, хотя не намного выше лесных верхушек. Первичных представителей птиц с полным правом можно классифицировать как пресмыкающихся. Они становились настоящими птицами по мере того, как их кожные чешуйки, характерные для всех рептилий, удлинялись и усложнялись, превращаясь в конце концов в настоящие перья.

Перья - это отличительный наружный покров птиц. Оперение защищает его обладателя от холода и жары лучше, чем любой другой защитный покров, за исключением, пожалуй, плотного меха. На самой ранней стадии существования птиц это теплозащитное приспособление, подаренное самой природой, помогло птицам покорить те зоны обитания, которые оказались недоступными для птеродактилей, неприспособленных к настоящему полету. Птицы активно осваивали ловлю морской рыбы - если они не начали с нее - и расселялись ближе к Северному и Южному полюсам, преодолев температурные ограничения, которые останавливали пресмыкающихся.

Очевидно, самыми первыми были плотоядные водные птицы, которые добывали себе пищу, ныряя за рыбой. До настоящего времени некоторые из подобных примитивных видов можно встретить среди морских птиц, заселяющих побережья арктических и антарктических морей. У этих птиц зоологи находят рудиментарные остатки зубов в полости клюва, полностью исчезнувшие у остальных видов.

Наиболее ранняя из известных науке птиц, археоптерикс, была бесклювой. У нее были челюсти с рядом зубов, как у рептилии. На переднем крае крыла у археоптерикса сохранились три когтистых пальца. Хвост у этого существа тоже был необычным. У всех современных птиц хвостовое оперение растет из короткого крестца, а у археоптерикса перья располагались по обе стороны длинного хвоста.

Вполне возможно, что первые птицы вообще не летали, и умение летать у них появилось позднее. Например, одна очень ранняя птица, гесперорнис, была совсем бескрылой. Но вслед за появлением перьев, таких легких и прочных и таких удобных, появление крыльев было лишь вопросом времени.

Мезозойская эпоха - Второй том книги жизни - это поистине удивительная история пресмыкающихся, которые развивались и распространялись по всей Земле. Но самое поразительное в этой истории ещё впереди. До самых последних мезозойских отложений мы видим, что все те отряды гигантских рептилий, о которых шла речь, по-прежнему не знают себе равных среди всего живого на земле. Кажется, ничто не угрожает их дальнейшему благоденствию и процветанию. Нет никаких признаков, судя по палеонтологическим находкам, чтобы у них был какой-то враг или соперник. Затем Летопись обрывается. Нам не известно, как долго продолжался этот разрыв. Многих страниц в книге жизни не хватает, именно тех страниц, на которых были бы отражены, возможно, какие-то катастрофические изменения земных условий. В последующих слоях мы снова обнаруживаем изобилие и разнообразие форм растительной жизни и наземных животных.

Но от былого разнообразия и могущества рептилий не осталось и следа. В большинстве своем они оказались стертыми с лица земли, не оставив потомства. Птеродактили исчезли полностью, не осталось в живых плезиозавров и ихтиозавров. Сохранились немногие виды ящериц, из которых самые крупные - вараны, обитающие в Индонезии.

Внезапный конец эпохи гигантских рептилий - это, вне всяких сомнений, самое глобальное потрясение во всей земной истории до появления человека. Оно ознаменовало собой завершение длительного периода ровных и теплых климатических условий и начало нового, более сурового времени, в котором зима стала холоднее, а лето - короче и жарче. Мезозойская жизнь - и растительная, и животная - была приспособлена к теплым условиям, и наступившее похолодание оказалось для нее губительным. Теперь новые перспективы открывались для тех, кто смог выдержать испытание холодом и температурными перепадами.

Не сохранилось и следа от былого разнообразия динозавров. Только крокодилы, да еще морские и пресноводные черепахи смогли уцелеть и весьма немногочисленны в природе. Судя по тем ископаемым остаткам, которые мы обнаруживаем в отложениях кайнозойской эры, вместо динозавров на сцену выходят совершенно новые животные. Они находились в очень отдаленном родстве с рептилиями мезозойского периода и, очевидно, не являлись потомками доминировавших ранее видов. Новая жизнь начинает править миром.

Рептилии же не только не имели ни меха, ни перьев, необходимых для терморегуляции, но и строение их сердца не способствовало тому, чтобы поддерживать высокую температуру тела в окружающих холодных условиях.

Какой бы ни оказалась на самом деле причина вымирания мезозойских рептилий, она привела к далеко идущим последствиям, так как эти катастрофические перемены одновременно затронули и морских обитателей. Изменения условий жизни и финал пресмыкающихся на суше сопровождались одновременно и гибелью аммонитов - морских головоногих, ползавших по дну первичных морей. Большинство из нас имеет некоторое представление об их огромных раковинах, отдельные экземпляры которых достигали в диаметре полметра и более. На всей протяженности мезозойских отложений мы находим огромное множество самых разнообразных аммонитов, около ста различных видов. А к концу мезозоя их видовое разнообразие еще более возросло. Появились экземпляры самых невероятных размеров. Но когда настал их срок, и они пополнили страницы Летописи Окаменелостей. После них не осталось никакого прямого потомства.

У некоторых людей может сложиться мнение, что гигантские рептилии были вытеснены млекопитающими, которые соперничали с ними и стали причиной их вымирания. Млекопитающие, действительно, оказались более приспособленными к новым условиям. Однако ничего подобного нельзя сказать об аммонитах, место которых и до сего дня остается незанятым. Они попросту исчезли. По неизвестным для нас причинам мезозойские моря были благоприятной средой для их обитания, и по столь же неизвестной причине, из-за какого-то сбоя в привычной последовательности дней и времен года, их существование внезапно прекратилось. Ни один из биологических родов аммонитов из всего их былого разнообразия не сохранился до нашего времени. Существует лишь один изолированный вид, находящийся в близком сходстве с аммонитами и родственный им. Это жемчужный наутилус. Примечательно, что он обитает в теплых водах Индийского и Тихого океанов.

Что же касается млекопитающих, которые могли вытеснить менее приспособленных рептилий, о чем иногда говорят, - то нет ни малейших признаков того, что они в действительности соперничали. Гораздо больше оснований предполагать, - судя по Летописи Окаменелостей, какой она дошла до наших дней, - что сначала гигантские рептилии по не известной до сих пор причине исчезли с лица земли. И лишь потом, после длительного, непростого для всего живого на земле времени, когда условия существования снова стали легче, развитие млекопитающих пошло активными темпами, и они смогли заселить оставшийся незанятым мир.

Нам ничего не известно о том, что же стало причиной катастрофического для всего живого изменения земных условий. Мы не знаем и того, какие катастрофы и потрясения могла испытывать в прошлом вся наша Солнечная система. Нам остается только догадываться об этом. Возможно, какой-то огромный пришелец из внешнего космоса пронесся мимо и зацепил нашу планету или даже столкнулся с ней, дав новое направление всему ходу развития жизни на Земле. Подобные космические тела и сейчас обрушиваются на нас. Они вторгаются в земную атмосферу, раскаляются от трения с ней и загораются. Их также называют падающими звездами. Большинство из этих метеоритов еще в воздухе сгорают без остатка, однако некоторые достигают поверхности Земли. В наших музеях есть отдельные образцы, достигающие нескольких метров в поперечнике.

Возможно, один из таких посланцев космоса оказался достаточно большим, чтобы стать причиной столь масштабных изменений.

Впрочем, это уже область чистых предположений. Давайте вернемся к тем фактам, которые у нас есть.

Существовали ли млекопитающие в мезозойскую эру?

В этом нет никаких сомнений. Но они были небольшими, малозаметными и, в общем, немногочисленными.

В самой начальной главе мезозойского тома Летописи уже присутствуют рептилии - териодонты, о которых мы упоминали. А в раскопках позднего мезозоя обнаружены небольшие по размерам челюстные кости, строение которых не оставляет сомнений в том, что принадлежали они млекопитающему.

Мезозойские млекопитающие или зверообразные рептилии - пока что мы не можем различить это с большой степенью достоверности - очевидно, были незаметными маленькими зверушками, размером с мышей или крыс. Это были скорее рептилии-изгои, чем отдельный класс животных. Не исключено, что они всё еще откладывали яйца, и лишь постепенно сформировалась их отличительная черта - меховой покров.

Они жили вдали от водных пространств, возможно, в недоступных пустынных возвышенностях, подобно современным суркам. Там, вероятно, они были защищены от опасности истребления плотоядными динозаврами. Некоторые из них передвигались на четырех лапах, а другие - на задних, используя передние лапы для того, чтобы лазить по деревьям. Их ископаемые остатки встречаются так редко, что во всех обширных отложениях мезозойской эры пока не удалось обнаружить ни одного полного скелета, чтобы проверить эти предположения.

У маленьких териодонтов, этих древних млекопитающих, впервые появился меховой покров. Шерстинки меха, как и перья, - это удлиненные и специализированные чешуйки. Шерсть - вот то, что, скорее всего, стало ключом к спасению ранних млекопитающих. Выживая на самом краю обитаемого мира, вдали от теплых низин и болот, они в процессе эволюции приобрели внешний защитный покров, уступающий в теплоизоляции и теплозащите разве что перьям и пуху морских птиц. Поэтому млекопитающие, как и птицы, смогли выдержать условия сложного периода между мезозоем и кайнозоем, в то время как большинство подлинных рептилий погибло.

По всем основным признакам исчезнувшая в конце мезозойской эры растительность, в том числе исчезнувшие морские и наземные обитатели, были приспособлены к равномерно теплым сезонным условиям на протяжении всего года, а также к жизни на морском мелководье и в болотистых низинах. Однако их преемники, которые смогли преодолеть рубеж кайнозойской эры и сделали это именно благодаря шерсти и перьям, приобрели способность противостоять перепадам температур, чего не было у рептилий. И, как следствие, перед ними открывались гораздо большие возможности, чем у любого живого существа до них.

Жизненное пространство нижнего палеозоя сводилось к теплой воде.

Жизненное пространство верхнего палеозоя также сводилось главным образом к теплой воде и влажной земле.

Жизненное пространство мезозойской эры, насколько нам известно, в основном сводилось к воде и низменностям в благоприятных по климатическим условиям регионах. Но в каждом из этих периодов появлялись организмы, которые вынуждены были преодолевать сложившиеся ограничения и оказывались на новом жизненном пространстве. В периоды экстремальных условий, которые приходили на смену благоприятным, эти маргинальные организмы выживали, чтобы унаследовать затем вымерший мир.

Вот, пожалуй, основное, что можно сказать о палеонтологической Летописи. Ее главное содержание - это процесс непрерывного расширения жизненного пространства. Классы, роды и виды в течение эпох появляются и исчезают, но жизненное пространство с каждой новой эпохой становится только шире. И оно никогда не перестанет расширяться. Никогда еще жизнь не покоряла таких просторов, как сегодня. Нынешняя жизнь, жизнь человека, простирается от полюса до полюса; она поднялась на такую высь, где никто не был до человека, его субмарины побывали в холодных безжизненных пучинах самых глубоких морей. Машины, созданные человеком, вгрызаются в сердцевину неприступных гор. А мыслями и вычислениями человек проникает в центр Земли и дотягивается до самых далеких звезд.