Вода и суша — две основные среды, в которых совершалось историческое развитие жизни от низших организмов к высшим. В истории растительного и животного мира можно проследить постепенный переход от водной среды к наземной путем приобретения организмами соответствующих приспособлений.
Широкое освоение суши растениями и животными произошло в середине палеозойской эры. Это развитие шло сложными и запутанными путями. Вероятно, в это время в пресных водах суши уже обитали многочисленные организмы: из растений зеленые и сине-зеленые водоросли, бактерии, низшие грибы, из животных — одноклеточные корненожки, жгутиковые, ресничатые инфузории, различные беспозвоночные — кишечнополостные и черви.
Ракоскорпнон, похожий на современного мечехвоста, был страшным хищником и достигал 3 м в длину.
Жителей пресных вод можно по праву назвать пионерами жизни на суше. Тогда на Земле существовало три больших материка. Очертания их были не похожи на современные. Огромный материк простирался в северной половине земного шара от середины территории современной Северной Америки до Урала. Далее к востоку находился другой, менее крупный материк. Он занимал территорию Восточной Сибири, Дальнего Востока, части Китая и Монголии. На юге — в районе Африки — простирался третий материк (Гондвана). Климат был теплый. В силуре произошли горообразовательные движения, в результате которых появились горы Скандинавии, Средней Азии (Тянь-Шань), Сибири (Саяны). Это привело к поднятию материков и обмелению морей, появлению заливов, лагун. Некоторые из них опреснялись впадающими в них реками, другие становились солеными или совсем усыхали.
Именно в исчезающих, опресненных участках морей и других водоемов сама природа вынуждала некоторые виды водяных растений (зеленые водоросли и др.) приспосабливаться к жизни вне воды. В периоды мелководий и засух водные растения, у которых лучше были развиты корни, выживали. Проходили тысячелетия, и растения постепенно расселялись в прибрежной полосе суши, дав начало наземному растительному миру.
Тело наземных растений расчленено на части — стебель, листья и корни. Корень нужен для прикрепления и для добывания из почвы воды и солей (водоросли в корнях не нуждаются — они впитывают соли прямо из воды). Лист нужен наземному растению, так как в нем концентрируется много хлорофилла и без него невозможен фотосинтез, стебель — для поддержки листьев и для связи их с корнями.
От кольчатых червей произошли наземные членистоногие вплоть до высших их представителей — крылатых насекомых: 1 — кольчатый червь; 2 — перипатус; 3 — многоножка; 4 — бескрылое насекомое; 5 — крылатое насекомое.
Первые наземные растения росли по берегам морей и других водоемов. По своему строению эти растения похожи на мхи, плауны и отчасти на водоросли. Их назвали псилофитами, т. е. «голыми» или «лысыми» растениями, так как листьев они не имели. Их тело, подобно водорослям, не расчленялось еще на основные органы. Вместо корней у них имелись своеобразные подземные одноклеточные выросты — ризоиды. Размножались псилофиты при помощи спор, помещавшихся на концах ветви в спорангиях. Некоторые псилофиты стали настоящими сухопутными жителями, достигая подчас значительных размеров — 3 м высоты. Псилофиты существовали недолго. От них произошли более сложно устроенные хвощевые, плауновые и папоротникообразные растения.
Приблизительно в одно время с псилофитами на суше возникли мхи и грибы, организмы, близкие к водорослям. Вслед за растениями на сушу начали переселяться и животные — сначала беспозвоночные, а потом и позвоночные.
По-видимому, первыми из воды выбрались кольчатые черви (предки современных дождевых червей), моллюски, а также предки пауков, многоножек и насекомых — животных, которые во взрослом состоянии дышат трахеями — сложной системой трубок, пронизывающих все тело. Некоторые беспозвоночные того времени, например ракоскорпионы, были самыми крупными наземными животными. Они достигали в длину 3 м. В гуще обитателей мелкого моря появились в ордовикском периоде первые позвоночные — панцирные рыбы с хрящевым внутренним скелетом.
Происхождение рыб — одна из больших загадок истории животного мира. Самые древние рыбы найдены в морских отложениях, а потом в континентальных: озерных и речных. Может быть, большая подвижность и приспособляемость рыб позволили им, вскоре после того как они возникли в море, переселиться в пресные воды суши.
Тело древнейших панцирных рыб имело вместо костного скелета хрящевой, а снаружи оно было покрыто неподвижным костяным панцирем, который состоял из пластин, особенно крупных в передней части.
Псилофиты — древние наземные растения — еще не имели настоящих корней и листьев.
В таком тяжелом костяном мешке рыбы были неповоротливы, а отсутствие настоящих челюстей заставило их питаться в основном мелкими донными животными. От близкой к панцирным рыбам ветви произошли рыбы с костным скелетом. От них позже возникли костистые, двоякодышащие и кистеперые рыбы. К концу девонского периода костные рыбы были самыми высокоорганизованными животными. Появление рыб — большое событие в истории жизни Земли. Ведь именно от них в дальнейшем, путем последовательного и длительного развития, произошли земноводные, пресмыкающиеся, птицы, звери и, наконец, человек.
В водоемах девонского периода, который начался 400 млн. лет назад, вода была теплая и их обитателям жилось привольно, если, конечно, не считать опасностей, подстерегавших повсюду. Моря девонского периода — это подлинный рай для рыб. Их было очень много, и некоторые рыбы достигали громадных размеров. Вот, например, гигант до 10 м в длину — динихтис. Даже не имея зубов, этот могучий хищник своими режущими челюстями без труда мог бы расправиться с крупным животным. Появились панцирные рыбы со свободными от брони хвостом и задней половиной туловища.
Динихтис — гигантская панцирная рыба, самый страшный хищник девонского периода.
Таким рыбам легче удавалось нападать и защищаться. Но девонские моря не только пополнялись новыми организмами. Начали вымирать разнообразные трилобиты, ракоскорпионы и иглокожие. Среди беспозвоночных появились четырехжаберные головоногие моллюски со спирально свернутой многокамерной раковиной — аммониты.
В девоне уже существовали первые древние акуловые, первые лучеперые рыбы, двоякодышащие и самые «многообещающие» в смысле прогресса — кистеперые рыбы.
На суше к этому времени произошли большие перемены: материки стали подниматься,
и площадь их намного увеличилась. Образовались многочисленные озера и реки, началось бурное развитие наземной растительности и сухопутных животных. Плоские побережья материков, полузатопленные водами и заболоченные, покрылись обильной растительностью.
В конце девона на земле росли леса из папоротников, хвощей, плаунов.
Девонская кистеперая рыба — близкий предок наземных позвоночных.
Одни из этих растений напоминали кустарники, другие — крупные деревья. В этих первобытных лесах уже жили насекомые и древние предки пауков.
В это же время произошло знаменательное событие в истории развития животного мира: девонские кистеперые рыбы стали превращаться в первых четвероногих, дышащих легкими животных — стегоцефалов. Они относятся к земноводным, или амфибиям, — самым примитивным наземным позвоночным. Колыбелью кистеперых рыб были пересыхающие реки и озера. В них могли развиться рыбы, которые стали передвигаться на упругих плавниках и «заглатывать» воздух. У кистеперых были не только настоящие «рыбьи» жабры, но и некое подобие легких. Добавочный способ получать кислород прямо из воздуха очень помогал им, когда вода из бассейнов испарялась. Такие рыбы дышали то жабрами, то выростами передней части кишечника (похожими на плавательный пузырь), стенки которых обильно пронизаны кровеносными сосудами.
Кистеперые рыбы считались вымершими в меловом периоде, около 70 млн. лет назад. Но в 1938 г. у берегов Южной Африки в Индийском океане рыбаки поймали необычную рыбу с плавниками в виде весел. Ее назвали латимерией. В 1952 г. у берегов архипелага Коморо в Индийском океане поймали еще одну латимерию. Эти рыбы оказались близкими по строению к древним кистеперым рыбам — целакантам, населявшим моря около 60 млн. лет назад. Кистеперые рыбы имеют веслообразные грудные плавники — основные органы передвижения, в отличие от других рыб, плавающих при помощи гибкой хвостовой части туловища. Расцвет этих рыб относится к девонскому и каменноугольному периодам. Но их особое значение для эволюции наземного мира проявилось уже в девоне, когда от этих рыб произошли амфибии.
Развитые конечности позволяли кистеперым рыбам переползать из пересыхающих водоемов в места, где они находили воду. Способность дышать воздухом спасала их от гибели в «наземных» путешествиях. Под влиянием неблагоприятных для обычных рыб условий у кистеперых рыб постепенно развились из грудных и брюшных плавников четыре ноги, очень несовершенные и слабые, похожие на ласты с пятью костными лучами. Вот почему у всех наземных позвоночных животных четыре пятипалые конечности. А дальше все пошло ускоренным темпом. Животные начали утрачивать типичный рыбий хвост и превратились в стегоцефалов, или панцирноголовых амфибий, способных жить в воде и на суше. Слизистая кожа животных была не защищена от высыхания. Размножение и первые стадии жизни у стегоцефалов происходили в воде, в виде личинок, которые дышали жабрами (как у известных вам головастиков).
У животного высокий, закругленный, как у рыб, череп.
Болотистый пес каменноугольного периода с гигантскими хвощами и плаунами.
Оно обладало, как и рыбы, органом боковой линии, который лежит в замкнутом канале и сообщается с наружной средой при помощи отверстий в костяной крышке черепа. Строение зубов, позвонки и покрытый чешуей хвост были еще совсем, как у рыб. Но ихтиостеги уже обладали похожими на ласты лапами, с помощью которых они передвигались по суше. Дышали эти животные только легкими, хотя имели остатки жабр. Ихтиостеги большую часть жизни находились в воде, где ловили рыбу, червей, а на суше — насекомых. Ихтиостеги на суше или дне водоема были гораздо подвижнее своих предков — рыб. У ихтиостегов, кроме того, усложнились сердце, органы слуха, нервная система.
Следующий во времени период — каменноугольный (карбон), начавшийся около 320 млн. лет назад, был «царством» земноводных. К этому времени у них уже образовались конечности, вполне годные к настоящему хождению. Одни земноводные питались рыбой, другие — предпочитали насекомых и червей. А некоторые насекомые в то время, как в увлекательном романе английского писателя Г. Уэллса «Пища богов», достигали гигантской величины. Существа, подобные лягушкам, были величиной с бегемота. Стрекозы имели почти метр в размахе крыльев, огромные тараканы, клопы, различные пауки ползали в сумраке лесных и болотных зарослей.
Это был странный, чудовищный мир великанов-растений и гигантских амфибий, достигавших 4 м длины.
Стегоцефалы имели различный облик — то в виде водных змей, то были похожи на ящериц или крокодилов.
Удивительная растительность покрывала сушу. Колоссальные деревья — древовидные папоротники, плауны и хвощи, высотой до 50 м и более 3 м в диаметре, образовывали густые леса. С листвы деревьев непрерывным дождем капала вода. Густые шапки мхов покрывали ветви. Климат был очень теплый и влажный. Сырость пронизывала все вокруг, а тяжелый едкий туман по многу дней застаивался между деревьями, корни которых были погружены в черную маслянистую гнилую воду. В этом мрачном, перенасыщенном влагой безмолвном лесу неделями не проглядывало солнце и моросил мелкий теплый дождь.
Свое название «карбон» (по-латыни «карбон»— уголь) этот период получил в связи с образованием в то время огромных каменноугольных бассейнов.
Примечание. На схеме приведены данные о развитии главнейших групп ископаемых организмов: беспозвоночных и позвоночных животных, а также растений. Цветные графики (раскрашенные произвольно) позволяют проследить, когда появились те или иные организмы, в какое время они достигали максимального развития и когда исчезали. Группы организмов, встречающиеся редко в ископаемом состоянии (медузы, паукообразные и др.), в схеме не показаны.
В группе беспозвоночных из типа простейших даны фораминиферы (1) и радиолярии (2); из многоклеточных — губки (3), археоциаты (4) и кишечнополостные (5—8), из которых изображены представители класса гидроидных (строматопоры, 5) и класса коралловых полипов — табуляты (6), четырехлучевые кораллы (7) и шестилучевые кораллы (8); моллюски: брюхоногие (9), двустворчатые (10) и головоногие — наутилоидеи (11), аммониты (12) и белемниты (13); из членистоногих — трилобиты (14), ракообразные (15) и насекомые (16); мшанки (17); брахиоподы (18); иглокожие (19).
Среди позвоночных показаны главнейшие группы (20—25), относимые к типу хордовых. Из них: рыбообразные бесчелюстные, к которым относятся древние панцирные рыбы (20) и современные миноги и челюстноротые — рыбы (21), земноводные (стегоцефал, 22), пресмыкающиеся (динозавр, 23), птицы (фороракус, 24) и млекопитающие (мамонт, 25).
Все растения (26—40) разделяются на низшие и высшие. Из низших растений показано распространение водорослей, из которых на схеме изображены диатомовые (26) и харовые (27). Из высших растений — моховидные (кукушкин лён, 28), плауновидные (сигиллярия, 29), членистостебельные (каламит, 30), псилофитовые (псилофитон, 31) и папоротникообразные (32—33). Из голосеменных изображены гинкговые (34), хвойные (35) и кордаитовые (36); птеридоспермиды (семенные папоротники, 37), цикадовые (38), беннеттитовые (39) и цветковые (40).
