Терра инкогнита

У современных костных рыб – так же как и у человека – скелет поначалу формируется из хрящей, которые позже заменяются костями. Хрящ более мягкий и гибкий материал, чем кость. В ископаемом виде он плохо сохраняется, и мы точно не знаем, был ли у этих ранних рыб хрящевой скелет.

К началу силурийского периода рыбы стали больше похожи на современных. Теперь у большинства из них имелись плавники, а на смену костному панцирю пришли маленькие чешуйки.

Силурийский период. Начался 443 млн. лет назад, окончился 419,2 ± 3,2 млн. лет назад, характеризуется в основном сохранением физико-географических условий предыдущего ордовикского периода: по прежнему было широко распространено на Земле море. Отличается силур тем, что в конце его произошло сильное горообразование – раннепалеозойская (каледонская) складчатость. Поднялись горы на территории Грампианской (Скандинавия, Великобритания и Ирландия – за исключением южной части), Северо-Гренландской, Восточно-Гренландской (Шпицберген, северное и северо-восточное побережья Гренландии), Аппалачской (северное окончание), на севере Монголо-Охотской (Салаир, Саяны), Урало-Тяньшанской (Северная Земля, Таймыр, северные дуги Тянь-Шаня, Восточный Казахстан, Алтай) геосинклинальных областях. В результате Русская и Североамериканская платформы соединились и образовали единый Североатлантический материк. К Сибирской платформе присоединились Саяны, Восточный Казахстан, Алтай, северные дуги Тянь-Шаня, Северная Земля, Таймыр. Образовался обширный материк – Ангарида.

Закончилось существование Грампианской, Северо-Гренландской и Восточно-Гренландской геосинклинальных областей. Теряет геосинклинальные свойства северная часть Монголо-Охотской геосинклинальной области, возникает Салаиро-Саянская горная система. В Урало-Тяньшанской геосинклинальной области произошли поднятия Казахстана, Алтая и северных хребтов Тянь-Шаня. В южном полушарии по прежнему сохранялся материк Гондвана. В начале силурийского периода большая часть территории России была покрыта водой. В конце периода некоторые территории подверглись складчатости. В силуре дальнейшее развитие получают псилофиты и водоросли. Растения, выбравшиеся из моря на сушу, нуждались в новых источниках воды и минеральных веществ. Нити, удерживавшие их в осадочном слое, постепенно превратились в настоящие корневые системы, способные поглощать воду и минеральные вещества из ила. Из корней вода по сети крохотных трубочек (ксилеме) поступала в стебель, а другая система сосудов (флоэма) доставляла продукты фотосинтеза обратно к корням, чтобы они могли расти. Поскольку внутри этих растений имелись системы сосудов, их назвали сосудистыми. Слишком высокими они не вырастали: у них не было надёжной опоры.

Чтобы размножаться, эти растения всё ещё нуждались в водной среде. Однако вскоре некоторые из них стали обзаводиться зародышами в виде крохотных спор с твёрдым покровом. Ветер переносил их на большие расстояния, и растения начали распространяться в глубь материков, в новые болотистые местности. Зачастую такие споры – единственные ископаемые свидетельства существования этих ранних растений, дошедшие до наших дней.

Из моря на сушу выходит первое живое существо – скорпион, а за ним – многоножки.

Вновь начал формироваться озоновый слой – зашита от космической радиации. Продолжается эволюция беспозвоночных.

Особенно многочисленные граптолиты, трубчатые и четырёхлучевые кораллы, наутилиды, брахиоподы, трилобиты. Широкое развитие в силуре получили бесчелюстные позвоночные, которые в следующий девонский период вымерли. Бесчелюстные рыбы делятся на два класса: круглоротые и щитковые (Ostracodermi). Последние внешне были похожи на рыб и обитали в донном иле. Переднюю часть их тела защищал панцирь из костных щитков.

В конце силура резко уменьшилось число трилобитов, наутилид. «Живым ископаемым» – единственным представителем наутилид – является доживший до нашего времени наутилус.

Главные особенности. В силурийский период произошла раннепалеозойская (каледонская) складчатость, образовались в северном полушарии, крупные материки – Североатлантический и Ангарида; появились впервые наземные животные; в конце периода вымерли или количественно сильно сократились многие раннепалеозойские формы беспозвоночных.

Жизнь оправилась от последнего массового вымирания, и этот период был отмечен развитием рыб, В раннем силуре возникла группа небольших рыб, так называемых акантод, которые стали первыми на Земле хищными рыбами. Название «акантоды» означает «колючие»: плавники этих рыб крепились на жёстких шипах, возможно, для того, чтобы хищникам было труднее их проглотить.

Акантоды – первые челюстные рыбы, появившиеся на страницах каменной летописи. Пасть акантода представляла собой настоящий «кошмар дантиста»! Челюсти могли широко раскрываться, но горло и жёсткие дуги, служившие опорой жабрам, были сплошь утыканы шипами, предназначенными, по всей вероятности, для удержания проглоченной добычи либо, возможно, для фильтрации пищи из воды. Большинство акантод имели зубы, очевидно, для захватывания добычи. Беззубые виды, вероятно, были фильтраторами. Тонкие мелкие чешуйки, покрывавшие акантод, переплетались между собой наподобие чешуи многих современных рыб.

Большинство из которых, оказались вполне современными.

Некоторые членистоногие превратились в пауков и многоножек, которые были приспособлены к сухому воздуху и жили вместе с наземными растениями. Огромных скорпионов, длина которых с хвостом и клешнями достигала 3,5 м стало много, а трилобиты продолжали доминировать.

420 миллионов лет назад произошло внезапное изменение климата, которое вызвало вымирание, возможно, 30% всех видов. Атмосферные газы изменились в пропорции. Причина этих изменений неизвестна.

Девонский период. Начался 419,2 ± 3,2 млн. лет назад, закончился 358,9 ± 0,4 млн. лет назад. Продолжался, таким образом, около 60 млн. лет; в северном полушарии существовал Североатлантический материк и Ангарида, в южном – Гондвана. Геосинклинальными областями оставались все протерозойские геосинклинальные области, за исключением Грампианской, Северо-Гренландской, Восточно-Гренландской, северной части Монголо-Охотской, Аппалачской и некоторых участков Урало-Тянь-Шанский. Если бы можно было окинуть взглядом территорию России в начале девонского периода, представилась бы следующая картина: Европейская часть полностью была сушей, море сохранилось в районах Крыма, Кавказа, Урала, Тянь-Шаня. Восточнее в пределах Западной Сибири и Казахстана, возвышались горы, Восточная Сибирь была несколько приподнята выше уровня моря. Дальний Восток покрыт водой. Горные цепи, образовавшиеся в конце силурийского периода, поднятия и осушение отдельных участков земной поверхности, вызванные горообразованием, сокращение в связи с этим моря не могли не привести к изменению и климатических особенностей отдельных районов.

Действительно, климат девона резко отличался от силурийского, климатические зоны были резко выражены. Об этом свидетельствует наличие, с одной стороны, ледниковых отложений на юге Африки, а с другой – соленосных отложений в Европейской части. Особенно резко климатические зоны были выражены в начале периода. Резкие изменения физико-географических условий привели к изменению органического мира. В начале девона ещё не было крупных наземных животных. Земная поверхность представляла в основном каменистую пустыню. В этот период на суше была развита кустарниковая растительность, деревьев не было. В середине девона наземная псилофитовая растительность достигла расцвета. В конце девонского периода появились обширные леса. В позднедевонскую эпоху древние псилофиты вымерли, постепенно вытиснились влаголюбивыми растениями: папоротниковыми, хвощевыми, плауновыми, которым начало дали псилофиты. С этого времени началось углеобразование (Кузбасс, остров Медвежий, Тиманский кряж). Животный мир суши был представлен многоножками и скорпионами. В девонских отложениях найдены первые бескрылые насекомые. Ногохвостки – самые древние из насекомых. Появились они приблизительно 400 миллионов лет назад. Это и самые маленькие из насекомых – 0,2—6 миллиметров.

Важная особенность девонского периода – первый выход на сушу позвоночных. Это были кистепёрые рыбы, плавники которых напоминают примитивные конечности. По какой причине позвоночные вышли на сушу? В девоне озёра время от времени пересыхали, и в поисках новых водоёмов кистепёрые рыбы вышли на сушу. Плавники рыб постепенно превратились в органы передвижения, жаберное дыхание заменилось лёгочным. Появился родоначальник земноводных – амфибия.

Расцвет кистепёрых рыб приходился на девон, карбон и пермь. Укреплялся озоновый слой. Девонские земноводные, найденные в Восточной Гренландии, соединяют признаки кистепёрых рыб и земноводных: рыбий череп, зубы, покрытый чешуей хвост и короткие пятипалые конечности.

Кистепёрые рыбы – родоначальники всех наземных позвоночных.

До нашего времени сохранился один вид кистепёрой рыбы (целакантус), которая живёт у берегов Юго-Восточной Африки. До недавнего времени считалось, что кистеперые рыбы вымерли в палеозойскую эру.

Какие же физико-географические изменения произошли в девонский период на территории нашей страны? В связи с разрушением каледонских горных сооружений и некоторым выравниванием земной поверхности с середины девонского периода начались погружения отдельных участков земной коры, которые продолжались до конца периода. В связи с этим происходило постепенное расширение морских границ.

Девонское море покрывало почти всю нашу страну, за исключением Восточной Сибири. В морях широкое распространение получили рыбы, благодаря чему девонский период нередко называют веком рыб. Самыми древними из девонских рыб являются панцирные, которые появились ещё в конце силура. В девоне они достигли расцвета. Некоторые плакодермы жили на морском дне, где питались моллюсками и другими раковинными животными, но к концу девона часть из них стала охотиться в открытом море. Здесь они были самыми крупными хищными рыбами. Один из видов – дунклеостеус – достигал почти 4 метров в длину и мог своими ротовыми пластинами перекусить пополам любую другую рыбу.

Последние представители их вымерли в следующий, каменноугольный период. Это можно объяснить тем, что у рыб ещё не было костного позвоночника, они были покрыты наружным костным панцирем. Этот панцирь делал рыб неуклюжими, малоподвижными, что мешало им в борьбе за существование. В отличие от бесчелюстных, панцирные рыбы обладали двумя подвижными относительно друг друга челюстями. Панцирные рыбы жили в морях, озёрах, болотах и реках.

От них произошли все остальные группы рыб. В раннем девоне, а может и ещё раньше, в морях появилось уже несколько различных групп костных рыб.

В девоне появились первые лучепёрые, двоякодышащие и кистепёрые рыбы, акулы.

В наше время живут немногочисленные представители двоякодышащих рыб в Австралии в речных водоёмах, которые периодически пересыхают. Для органического мира девонских морей характерен бурный расцвет головоногих моллюсков – палеозойских аммонитов. На дне морей жили тогда разноцветные ветвистые кораллы, красные «цветы» – морские лилии, зелёные и сине-зелёные водоросли, морские ежи. Очень мало осталось трилобитов и брахиопод. В конце девона в районе Донбасса образовался глубокий прогиб. На восточном склоне Урала, на Алтае, в Салаире продолжаются вулканические извержения.

Главные особенности. В девонский период псилофиты вытесняются папоротниковыми, хвощевыми и плауновыми растениями, появляются голосеменные, а в животном мире насекомые, первые наземные позвоночные – земноводные, развиваются основные группы рыб.

Во время девонского периода некоторые рыбы эволюционировали, у них появились крепкие плавники, которые позволяли им выползать на сушу и стать животными, такими как рептилии и амфибии. В морях появились обширные коралловые рифы, рыбы и акулы, некоторые из которых ели трилобитов. Трилобиты потеряли своё господство, как доминирующие морские существа. Некоторые современные акулы выглядят почти так же, как и их предшественники. На Земле появились растения. Более сложные наземные растения появились впервые в истории. Одни из этих растений напоминали кустарники, другие – крупные деревья.

В этих первобытных лесах уже жили насекомые и древние предки пауков.

Появление рыб – большое событие в истории жизни Земли. Ведь именно от них в дальнейшем, путём последовательного и длительного развития, произошли земноводные, пресмыкающиеся, птицы, звери и, наконец, человек.

В водоёмах девонского периода, вода была тёплая 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.

В это же время произошло знаменательное событие в истории развития животного мира: девонские кистепёрые рыбы стали превращаться в первых четвероногих, дышащих лёгкими животных – стегоцефалов.

Они относятся к земноводным, или амфибиям, – самым примитивным наземным позвоночным. Колыбелью кистепёрых рыб были пересыхающие реки и озёра. В них могли развиться рыбы, которые стали передвигаться на упругих плавниках и «заглатывать» воздух. У кистепёрых были не только настоящие «рыбьи» жабры, но и некое подобие лёгких. 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.

374 млн. лет назад 75% всей этой удивительной жизни вымерло. Это было связано с изменениями в атмосферных газах, возможно, из-за массивной вулканической активности. Разрушение земной поверхности в течение девонского периода привело к тому, что к началу каменноугольного периода большая часть земной поверхности превратилась в равнину. Море легко проникало в глубь континентов и заливало обширные площади.

Широкое распространение водных бассейнов привело к изменению климата.

Каменноугольный период сокращенно карбо?н (С) – предпоследний (пятый) геологический период палеозойской эры. Начался 358,9 ± 0,4 млн. лет назад, кончился 298,9 ± 0,15 млн. лет назад. Продолжался, таким образом, около 60 млн. лет. Отличался тёплым и влажным климатом. В современных полярных районах под ледяным покровом встречается уголь, образовавшийся в каменноугольный период. Это говорит о том, что и здесь в то время был тёплый климат. С каменноугольного периода начинается расцвет жизни на суше, его можно назвать периодом завоевания суши растениями и животными. Этот период был «золотым веком» папоротников, плаунов (лепидодендроны, сигиллярии), хвощей (каламиты), кордаитов, примитивных насекомых и земноводных. В то же время появились первые пресмыкающиеся. Древние папоротниковые леса – наследие каменноугольного периода – сохранились на острове Новая Зеландия. В каменноугольный период впервые появились громадные лесные массивы с гигантскими, мощными деревьями (30—40 метров в высоту и до 2 метров в поперечнике). Каменноугольные леса – это древние джунгли, разросшиеся на низменных морских берегах и в лесных болотах. Деревья каменноугольного периода были очень своеобразными: на верхушках некоторых из них торчали пучки узких мечевидных длинных листьев. Это сигиллярии. У лепидодендронов стволы были покрыты чешуйчатыми рубчиками.

Здесь росли и гигантские каламиты – предки современных хвощей. Вершины их были усеяны шишками. Деревья кордаитовых рощ напоминали сосновые боры, только вместо игл на деревьях были редкие длинные и широкие кинжаловидные листья. В конце палеозоя кордаиты исчезли. В лесах каменноугольного периода нас поразило бы отсутствие цветов, бабочек и тишина, так как в то время ещё не было птиц. Только огромные и хвостатые лягушки до десяти метров длиной обитали в сырых дремучих лесах. На суше обитали скорпионы, тараканы, мокрицы, многоножки, пауки, появились первые брюхоногие моллюски.

В воздух поднялись первые крылатые насекомые и широкое распространение получили древние стрекозы, которые достигали гигантских размеров (размах крыльев некоторых из них измерялся 75 сантиметрами). Благодаря отсутствию птиц насекомые быстро размножались.

В каменноугольный период были широко распространены гигантские панцирноголовые земноводные (стегоцефалы и др.).

Это первые хвостатые, с тяжёлым массивным черепом, наземные четвероногие, напоминающие по форме тела ящериц, саламандр, крокодилов, змей, от которых в дальнейшем произошли пресмыкающиеся, затем птицы и млекопитающие.

Панцирноголовые жили вблизи воды, в условиях влажного тёплого климата. Личинки панцирноголовых развивались из икринок, отложенных в воде. В морях жили четырёхлучевые и трубчатые кораллы, морские ежи, морские лилии, гониатиты, брахиоподы и громадное количество простейших организмов (фузулины).

В каменноугольный и следующий, пермский периоды происходило первое в истории развития Земли мощное угленакопление с преобладанием высокосортных каменных углей, антрацитов. Уголь образовался на заболоченных морских побережьях, а также в озёрах и болотах внутри континентов.

Отмирающие части растений, падая на дно водоёмов, при недостаточном для полного разложения доступе кислорода, под действием бактерий и грибков с течением времени превращались в торф. Торф послужил исходным материалом для образования ископаемых углей. Прирост торфяной залежи в зависимости от климатических особенностей в отдельных районах колеблется от 0,3 до 1 метра в тысячелетие. В ископаемых углях часто встречаются отпечатки растений, принявших участие в углеобразовании.

На территории России в каменноугольный период образовался уголь Подмосковного, Донецкого, Печорского, Таймырского, Камского, Карагандинского, Экибастузского бассейнов и на Урале, Угольные месторождения Западной Европы (Англия, Франция, Бельгия) и Аппалачей (США) также образовались в это время. На территории Липецкой, Тульской и некоторых районов Московской области в озёрах происходило накопление бурых железняков – железных руд осадочного происхождения. В районе Тихвина и Бокситогорска (Ленинградская область) в озёрах накапливались алюминиевые руды – бокситы. На Кольском полуострове в Хибинах в результате охлаждения и затвердевания магмы, внедрившейся в толщу земной коры, образовались полезные ископаемые глубинного происхождения – нефелин и апатит. На Украине с платформенным магматизмом этого возраста связаны месторождения киновари и антимонита (Никитовка). В каменноугольный период широко распространились внутриконтинентальные мелкие, тёплые моря, населённые простейшими живыми организмами (фузулины), иглокожими (морские лилии, морские ежи), кораллами (трубчатые и четырёхлучевые), плеченогими (продуктус, спирифер) и других, из скелетных остатков этих организмов образовались известняки органического происхождения.

На Русской платформе продолжалось образование нефти (Татария, Башкирия, Куйбышевская и другие области) и горючего газа (Саратов).

Каменноугольный период завершился крупными движениями земной коры, превратившими некоторые геоеинклинальные области в горные сооружения. Часть суши освободилась от водного покрова. Это была древняя, или позднепалеозойская (герцинская), складчатость. Горообразование произошло в Аппалачской (Аппалачи), Западноевропейской (Бретань, Центральный массив Франции, Гарц, Судеты, Вогезы, Рудные горы, Шварцвальд, Рейнские сланцевые горы, Арденны в Бельгии), – Урало-Тяньшанской (Урал, Тянь-Шань, Казахский мелкосопочник, Алтай), Монголо-Охотской (Монгольский Алтай, Куэнлунь, Тибетское нагорье), Австралийской (Австралийские Кордильеры) геосинклинальных областях. В результате в северном полушарии возник огромный материк – Лавразия, включающий Северную Америку, Европу и Азию. Южный материк – Гондвана также увеличился в размерах за счёт присоединения Австралийских Кордильер, Капских гор и гор Северо-Западной Африки. Этими движениями было положено начало широко распространенной и продолжительной вулканической деятельности.

Все горные сооружения палеозойского возраста обладают глубинными магматическими породами, к которым приурочены месторождения платины, хромовой, титановой и других руд. Кроме того, в то время образовались пегматитовые, пневматолитовые и рудные жилы с характерными для них минералами; на Урале в контакте магмы с известняками образовались месторождения магнитного и красного железняков (горы Магнитная, Высокая и Благодать), Соколовско-Сарбайское месторождение железной руды (Тургайская степь).

Главные особенности. В каменноугольный период морская трансгрессия достигла второго максимума в течение палеозоя; климат стал тёплым и влажным; необычайно пышно развилась наземная растительность; произошло углеобразование в крупных масштабах; споровые растения достигли расцвета; на суше широко распространились земноводные; появились первые пресмыкающиеся.

Произошла позднепалеозойская (герцинская) складчатость. После девонского периода наступил период карбона. Несколько наземных животных стали жить практически в любом месте на земле, а не ограничиваться берегом, где они могли откладывать яйца. Появились крылатые насекомые. Акулы пережили свой золотой век, а несколько видов трилобитов стали редкими. Появились гигантские деревья и огромные тропические леса покрывали большую часть земли, увеличивая содержание кислорода в воздухе до 35%. Для сравнения, на сегодняшний день 21% воздуха заполнен кислородом. Хвойные деревья из каменноугольного периода остаются практически неизменными и сегодня. 305 000 000 лет назад внезапный короткий ледниковый период вызвал повышение уровня углекислого газа. Леса вымерли, а вместе с ними и многие из наземных животных. Почти 10% всех видов на Земле исчезло в то время.