4.3. Развитие форм жизни

С момента зарождения за 3,6 миллиарда лет жизнь прошла длительный путь эволюции. Этот путь не был ровным; спокойные, тихие этапы медленного, даже скрытого накапливания изменений сменялись периодами бурного развития, вымиранием старых и появлением новых форм, лучше приспособленных к изменяющимся условиям, освоением новых сфер обитания. В итоге возникли сотни тысяч видов растений и ещё больше видов животных; была освоена и заселена вся поверхность Земли — гидросфера, почва, вся сухопутная поверхность планеты и даже прилегающие к ней слои атмосферы.

Источником сведений о прежних формах жизни являются:

сохранившиеся в осадочных породах отпечатки организмов, в том числе простейших — одноклеточных, окаменелости, у которых в результате геологических процессов органические ткани были заменены минеральными, но форма сохранилась;
следы жизнедеятельности в виде фрагментов, а иногда и целых толщ горных пород, обязанных своим происхождением живым существам — такие, как известняки и меловые породы, образовавшиеся из остатков раковин (например, на северном побережье Франции и противоположном ему южном побережье Англии или в районе Белгорода в России и во многих других пунктах);
залежи некоторых руд, формировавшихся с участием кислот органического происхождения, например марганца в южных районах Украины и заливах Шотландии, ванадия в Каратау (Казахстан) и Колорадо (США), урана, месторождения фосфоритов (Каратау и Верхнекамск, СССР), серы (Поволжье, Предкарпатье — СССР — и в Сицилии);
запасы каменного угля и нефти;
само существование растений на суше свидетельствует о сформировавшейся почве, которая является результатом жизнедеятельности многих организмов (см. 3-ю гл. 2-го тома).

Чем ближе к современной эпохе, тем следы жизни становятся яснее, все отчетливее и многочисленнее. В течение последних десятков миллионов лет сохранились не только отпечатки и окаменелости, но и скелеты животных или их фрагменты, а за последние тысячелетия в подходящих условиях некоторые экземпляры сохранились целиком, например, туши мамонтов, погребённые в вечной мерзлоте Сибири.

Учёные, изучающие историю развития жизни, давно научились восстанавливать общий вид и свойства организмов по их остаткам — отпечаткам растений, раковин, скелетам или даже по отдельным костям. Надёжно определяется время, когда жили ископаемые растения и животные — по месту, занимаемому остатками в толще осадочных пород, и с помощью радиоактивных изотопов.

Всё это позволило создать достаточно подробную и стройную картину развития жизни, проследить линии происхождения одних форм от других.

В гл. 3 было очень кратко рассмотрено возникновение и развитие жизни в архее и протерозое — до начала кембрийского периода палеозойской эры фанерозоя. Этот вопрос был затронут в 3-й главе в связи с описанием геологической шкалы потому, что возникшая жизнь оказывала значительное влияние на ход геологических процессов на земной поверхности и, таким образом, явилась серьёзным геологическим фактором.

Здесь развитие жизни в докембрийские времена будет рассмотрено повторно — несколько подробнее и с биологическим уклоном. Развитие жизни в фанерозое в гл. 3 почти не затрагивалось и здесь будет изложено подробнее. Описание иллюстрируется рисунками 12, 13 и 15, на которых можно проследить линию, ведущую от самых первых простейших живых клеток к сложным современным растительным и животным организмам.

Предпосылки к появлению жизни начали возникать почти сразу с момента формирования земной поверхности, её гидросферы и первичной атмосферы, т. е. 4,3 — 4,5 млрд. лет назад. В настоящее время принято этот период, до возникновения первых простейших живых клеток в начале или середине архея, т. е. около 3,5–3,8 млрд. лет назад, делить на 4 этапа (см., например, [4.3, стр. 509]):

Образование простейших органических соединений (небиологический синтез), из газов (аммиака $NH$ 3, метана $CH$ 4, углекислого газа $CO$ 2 и др.), находившихся в первичной атмосфере и растворённых в океане. Этот синтез требовал энергии, которая могла поступать в виде ультрафиолетового излучения Солнца, фонового радиоактивного излучения в результате распада радиоактивных элементов земной коры, электрических разрядов в атмосфере, высокой температуры в районах подводных вулканов. Вероятно, синтез органических веществ шел разными путями, под влиянием нескольких факторов или даже всех вместе. На этом этапе в океане скопилось достаточно много соединений типа аминокислот, оснований, простейших сахаров и др.
Объединение простых соединений (мономеров) в более сложные органические цепочные молекулы (полимеризация) с образованием некоторых простых белков, нуклеиновых кислот и т. п.
Образование сгустков органических веществ (коацерватных капель), отделённых от морской среды поверхностными слоями, типа мембран. Эти три этапа заняли около 500–700 млн. лет. Органические комочки ещё не были живыми клетками, они разрушались и вновь создавались небиологическим путём, но не воспроизводили потомства.
Примерно 3,8–3,5 млрд. лет назад из органических комочков каким-то пока загадочным способом образовались первые простейшие живые клетки, способные размножаться. Нельзя исключить, что сперва в результате случайной крайне маловероятной комбинации соединений возникла всего одна такая клетка, от которой произошли все остальные организмы.

На рис. 12 первым четырём этапам соответствуют отрезки A, B, C, D. Этапы A, B, C протекали параллельно во времени и накладывались друг на друга.

Первые живые клетки, сформировавшиеся на 4-м этапе (D), были еще очень примитивными: они не имели ядра (прокариоты), энергия для жизнедеятельности обеспечивалась за счет процессов брожения (анаэробные клетки, жившие в бескислородной среде), а не кислородного окисления, которое во много раз эффективнее. Возможно даже, что они на начальном этапе ещё не могли синтезировать свои белки и потребляли те химические соединения, которые природа заготовляла небиологическим путем. Но они могли размножаться, обладали каким-то примитивным генетическим аппаратом и передавали потомству наследственную информацию. Первым простейшим клеткам на рис. 12 соответствует ветвь 1. Дальнейшая эволюция, продолжавшаяся 2–2,5, а может быть и 3 млрд. лет, шла по пути усложнения клеток, совершенствования всех их органелл и повышения эффективности всех происходивших в клетках процессов.

На этом этапе (E на рис. 12) сформировались основные типы одноклеточных организмов. Был освоен внутриклеточный синтез белков и других необходимых для жизни органических соединений, поскольку их запас, накопленный ранее и продолжавший пополняться, все же должен был истощиться по мере размножения клеток. Сформировались и отделились от первоначальной ветви безъядерных прокариотов эукариоты — клетки с внутренним ядром, более сложной и совершенной внутренней структурой (ветвь 2 на рис. 12, отделившаяся от первоначальной ветви 1). Примерно 2 млрд. лет назад, через 1,5 млрд. лет развития, уже были растительные клетки, освоившие фотосинтез. Возможно, это были предки живущих и сейчас сине-зелёных водорослей (другое название — цианеи), которые не имеют ядра и относятся к прокариотам. Но клетки подавляющего большинства растений, живущих сейчас, имеют ядро и, следовательно, относятся к эукариотам. Тут возникают две возможности: либо сперва фотосинтез был освоен прокариотами, а уже потом из линии 1 выделилась ветвь 2 растительных ядерных клеток, осуществляющих фотосинтез, либо эукариоты образовались из прокариотов раньше, а уже потом фотосинтез был освоен параллельно ядерными и безъядерными клетками. На рис. 12 разветвление линий соответствует 2-му варианту, так, как будто сперва выделилась линия эукариотов (ветвь 2), а из нее потом выделились ветви 3 — осуществляющих фотосинтез растительных клеток и 4, 7 — животных клеток, фотосинтезом не владеющих и питающихся растениями. Параллельно из линии 1 прокариотов выделилась ветвь 5 — безъядерных клеток (сине-зелёных водорослей), осуществляющих фотосинтез. Но все же этот вопрос не вполне ясен, поэтому соответствующие линии на этапе Е рис. 12 изображены пунктиром, а над ними для наглядности изображен и другой (первый) вариант происхождения клеточных организмов разных типов.

Когда в результате деятельности фотосинтезирующих одноклеточных растений в атмосфере и в воде океанов появился кислород, стал возможен следующий шаг — переход от процессов брожения как энергетической основы жизни к процессам окисления, при которых продукты фотосинтеза используются с гораздо большей эффективностью (в 20 и более раз). В результате наряду с анаэробными возникли аэробные живые клетки, освоившие кислородное дыхание. Это был большой скачок в биологическом развитии и новые организмы, гораздо более приспособленные, постепенно вытеснили прежние. Это, правда, не значит, что предыдущие формы исчезли совсем, но новые виды их потеснили, заселив прежнюю сферу обитания, которая с появлением кислорода оказалась непригодной для старых форм. Анаэробные организмы, в основном безъядерные — прокариоты сохранились и поныне живут в особых бескислородных средах — в донных отложениях ила, в почве, внутри других организмов, например, в кишечнике, в сточных водах. В эту группу входят бактерии, вызывающие брожение, некоторые инфекционные бактерии (столбняка, газовой гангрены и др.).

В настоящее время сохранились все формы одноклеточных, но главенствующая роль принадлежит клеткам с кислородным дыханием и ядром (эукариоты, аэробные). К безъядерным относятся, в частности, все бактерии, в эту же группу входят одноклеточные сине-зелёные водоросли, освоившие, однако, фотосинтез.

По современной систематике организмов прокариоты (безъядерные) образуют одно из двух надцарств; оно немногочисленно по числу видов, да и по биомассе тоже. Другое надцарство — эукариоты (ядерные), включает почти все существующие организмы — растения, грибы, животных. Почти все эукариоты — аэробные организмы; они используют кислородное окисление, правда есть незначительные исключения (например, известно около 500 видов дрожжей и все они — анаэробные, живут за счет брожения).

На рис. 12 эукариотным клеткам, появившимся около 2 млрд. лет назад и освоившим кислородное окисление, соответствуют ветви 3 и 4. Это и есть главные ветви дальнейшего развития растительного и животного царств. От этих ветвей примерно в середине рифея (1,5 млрд. лет назад) начали возникать первые многоклеточные организмы, растительные и животные. Не может быть сомнений, что движущими силами эволюции на тех этапах от момента возникновения жизни являлась изменчивость под воздействием мутаций и естественный отбор в условиях борьбы за существование как с противодействующими силами Природы, так и с другими организмами. Эти же силы продолжали действовать и дальше.

К началу фанерозоя, 580 млн. лет назад, в основном закончилось формирование сложных систем клетки; существовали все группы одноклеточных организмов, которые мы знаем и сейчас. Появились первые простейшие многоклеточные организмы, как растительные, так и животные, но их было немного как по числу видов, так, по-видимому, и по общей биомассе. Животные многоклеточные организмы не имели внутреннего скелета или наружного панциря. Воспользовавшись современной технической терминологией, можно сказать, что если разработка клетки и одноклеточных организмов закончилась, то в отношении многоклеточных Природа проделала еще только первые опыты и предстоял длительный путь развития.

Современная система классификации живых организмов в своих самых высших звеньях (они называются таксонами) уже была применима к живому миру кануна фанерозоя и выглядела так:

$A$ .

Надцарство: безъядерные организмы, прокариоты.

$A$ 1.: Царство: Архебактерии.
$A$ 2.: Царство: Бактерии.

$B$ .

Надцарство: Ядерные организмы, эукариоты.

$B$ 1.: Царство: Растения.
$B$ 2.: Царство: Животные.

В настоящее время в надцарстве эукариотов выделяют ещё третье царство — $B$ 3 — грибы. Существовали ли они в то время, пока неясно. Растения осуществляли фотосинтез, и начала создаваться кислородная атмосфера. Как растения, так и животные освоили кислородное окисление. Однако вся жизнь пока ещё была сосредоточена в толще воды Мирового океана и на его дне. Суша и воздух были безжизненны, вероятно даже стерильны под мощным потоком губительных ультрафиолетовых лучей.

Развитие жизни в фанерозое удобно, хотя и не обязательно, рассматривать на фоне геохронологической шкалы этого эона, представленной на рис. 11.

На рис. 13 и 15 изображены схемы развития растительного и животного царств, обе в сокращённом варианте, без подробностей; отражены только главные этапы и формы. Рассматривая развитие растений и животных раздельно, надо помнить, что в действительности между ними существуют тесные связи и взаимная обусловленность, причем по многим линиям.

Рис. 13. Схема развития растительного царства в фанерозое (по Г.В. Войткевичу [4.8] с дополнениями)

В начальные периоды фанерозоя — в кембрии (570–500 млн. лет назад) и ордовике (500–440 млн. лет), жизнь развивалась всё ещё только в море. Утвердились многие типы водорослей, свободноплавающие и прикрепленные ко дну; последние освоили весь прибрежный шельф Мирового океана до глубин 200 м и более. В результате жизнедеятельности водорослей в океан, а из него в атмосферу поступал кислород, причём во всё возраставшем количестве. За 150 млн. лет с начала фанерозоя в атмосферу поступило примерно в 10 раз больше кислорода, чем за предыдущий миллиард лет. К середине ордовика (480 млн. лет назад) содержание кислорода достигло 10% от современного уровня. Соответственно увеличился и озонный слой, поглощавший теперь почти всю ультрафиолетовую радиацию; можно было заселять сушу. В океане создавалось огромное количество растительной биомассы; это стимулировало развитие животных.

Животный мир в кембрии, ордовике, силуре развивался также в водной среде в следующих направлениях:

кислородное дыхание;
появление все более сложных и совершенных многоклеточных организмов, наряду с продолжавшими существовать одноклеточными формами;
формировались твёрдые оболочки — раковины, панцири, в том числе пластинчатые. Это защищало мягкие ткани от внешних воздействий (волн, камней, гальки) и от хищников. В дальнейшем (у рыб, пресмыкающихся) стал появляться внутренний твёрдый скелет, и тогда от жесткого панциря можно было отказаться, превратив его в чешуйчатую оболочку;
наряду с «оседлыми» формами, прикреплявшимися ко дну, преимущественное развитие получали животные, способные передвигаться, причём не только по воле волн и течений (наподобие медуз), но и в желаемом направлении. Стали появляться соответствующие органы для движения. Здесь уместно обратить внимание на существенную разницу между животными и растениями, особенно сухопутными растениями, связанную со способом их существования. Растения получают необходимые минеральные вещества, а на суше и воду, из почвы. Для этого им нужна корневая система, предопределяющая неподвижный образ жизни. Животные питаются растениями (или другими животными) и должны свободно перемещаться.

В осадочных породах, формировавшихся в те периоды на морском дне, встречается множество отпечатков разнообразных животных, представителей уже нескольких типов, многих классов, отрядов и более мелких таксономических групп.

Для того, чтобы текст в этом месте и далее был более понятен, полезно сделать небольшое отступление и напомнить читателю метод классификации живых организмов. Современная систематизация предусматривает опрёделенную иерархию, разбивающую организмы на группы (таксоны) по сходным признакам. Старшие таксономические понятия являются более общими. Схема принятой в настоящее время классификации изображена на рис. 14.

В клетках с двойными названиями таксонов верхние относятся к животным, нижние — к растениям. Всего существует два надцарства:

прокариоты (безъядерные) и эукариоты (ядерные). В надцарстве прокариотов два царства — архебактерии и бактерии. В надцарстве эукариотов три царства:

- растения, с подцарствами багрянки (небольшое по числу видов, но сильно отличающееся от остальных форм), настоящие водоросли и высшие растения;

- грибы (не делятся на подцарства);

- животные, с подцарствами: простейшие и многоклеточные.

Таксоны низших рангов, как правило, очень многочисленны по числу входящих в них групп организмов. Число видов, живущих в настоящее время, известно лишь приближенно. Царство растений содержит около 350 тысяч видов; грибов — около 100 тысяч, (в том числе только 100 съедобных), животных — около 1,5 млн. (по другим данным от 3 до 4,5 млн.). Наибольшее число видов относится к классу насекомых — около 1 млн. (из 1,5 млн.).

Рис. 14. Схема классификации живых организмов (таксонометрическая шкала)

Место человека в этой систематике выглядит так: вид — человек разумный (Homo Sapiens), род Homo, семейство гоминид, отряд приматов, класс млекопитающих, тип позвоночных, подцарство многоклеточных, царство животных, надцарство эукариотов. Название выглядит внушительно и может украсить титульный лист любого императора.

Возвращаясь к вопросу о развитии животных, можно отметить, что в силурийских морях были различные кишечнополостные, губки, кораллы, червеобразные, архоциаты, моллюски и многие подобные организмы, снабженные панцирями, раковинами, чешуей. Большое распространение получили членистоногие — трилобиты, ракоскорпионы. Они имели конечности для передвижения, органы дыхания, органы зрения — фасеточные глаза. Велик был диапазон размеров — от 1–2 см (и менее) до 1–2 метров (и более) у некоторых моллюсков и ракоскорпионов.

В нашу задачу не входит перечисление всех типов животных, существовавших в ту эпоху, как и детальное прослеживание их генеалогии. Достаточно сказать, что их было много и они были разнообразны (только трилобитов по их ископаемым остаткам известно около 200 родов и свыше 10000 видов (см. [4.3, стр. 645]). В дальнейшем животные периодов карбона — силура вымерли, уступив дорогу и место «под солнцем» своим совершенным, более приспособленным или более удачливым потомкам.

К таким потомкам принадлежали, в частности, рыбы. Первые, простейшие из них, панцирные и бесчелюстные, имели хорду — прообраз будущего позвоночника, жабры для дыхания, головной мозг, плавники — прообраз конечностей у будущих организмов, половые органы и, соответственно, разделялись на мужских и женских особей (переход к половому размножению от простого деления в царстве животных произошел еще в докембрийские времена). Они появились в конце силура — начале девона, около 400 миллионов лет назад. В дальнейшем от них произошли более совершенные рыбы с костным скелетом и чешуей, покрывающей тело, а, главное, другие типы позвоночных животных.

Итак, в середине силура, 420 млн. лет назад, море было обжито и заселено, суша же продолжала пустовать, хотя и была уже готова принять первых поселенцев. И они не заставили себя ждать. В авангарде, естественно, двигались растения. Так всегда бывает, так и должно быть при заселении новых мест обитания. Ведь если бы животные пришли первыми, то им просто нечего было бы есть и они все равно погибли бы. Вообще, обращает на себя внимание ещё и такая разница между животными и растениями: в принципе, растительное царство вполне могло бы существовать и без животных, и, возможно, даже процветало бы. Конечно, многие цветковые растения нуждаются в насекомых-опылителях и не могут без них размножаться. Однако это — результат не изначальных свойств, а последующего приспособления. Но ни одно животное не могло бы существовать, если бы не было растений, поставляющих им пищу.⁶

Итак, впереди отрядов, двинувшихся на сушу, были растения. Как раз в это время, в конце силура, была очередная эпоха горообразования, трансгрессия (наступление) морей неоднократно сменялась регрессией (отступлением). Многие участки суши, особенно в прибрежных районах, были покрыты мелководными лагунами и болотами, которые то заполнялись водой, то осушались. В этих районах влаголюбивым водорослям пришлось приспосабливаться к выживанию при отступлении моря, обезвоживании лагун и заболоченных низменностей. Так возникли первые наземные растения, обладавшие усиленной корневой системой, более прочным стеблем, разветвлённой кроной, зелёная ткань которой (в отличие от водорослей) была покрыта оболочкой, препятствующей испарению влаги.

По отпечаткам в осадочных породах известно несколько переходных форм от водорослей к наземным растениям:

риниофиты (риниевые) ещё не имевшие разветвленных корней и листьев, состоявшие из зелёных побегов, растущих на общем корневище, и возвышавшиеся над поверхностью воды. Эти растения жили в конце силура — начале девона (420–380 млн. лет), потом исчезли, но от них произошли плауны;
нематофиды, похожие на риниевых, но имевшие разветвлённую крону шириной до 2 м, раскинувшуюся на высоте 2 м; жили в начале девона, а быть может и раньше;
псилофиты — более совершенные растения, похожие на плауны; жили в силуре и в девоне (420–350 млн. лет назад). Эти переходные формы размножались спорами; от них (в основном от псилофитов) произошли все остальные формы высших наземных растений, как вымершие, так и существующие сейчас:
плауны. Произошли от риниевых (или, возможно, от псилофитов) в начале девона (400 млн. лет), достигли максимального развития, наряду с папоротниками, в карбоне (330–280 млн. лет), в триасе и юре (200 млн. лет) начали затухать, уступая место другим растениям. В настоящее время остались травянистые формы; размножаются спорами;
папоротники. Известны две ветви этих растений; обе произошли от псилофитов. Ветвь семенных папоротников возникла в конце девона (390 млн. лет); максимального расцвета они достигли в карбоне — начале перми (350–260 млн. лет) и вымерли в середине мелового периода (100 млн. лет). От этой ветви произошли другие типы растений, живущих в наши дни: гинкговые, саговники (цикады), и главное — семенные растения. Вторая ветвь папоротниковых возникла чуть позже, в середине карбона (300 млн. лет), сильно развилась к концу карбона и особенно в перми, триасе, юре, меловом периоде (280–140 млн. лет), после чего начала затухать. Это — споровые растения, сохранившиеся до нашего времени в довольно большом числе видов (до 12000) — древовидные, кустарниковые, травянистые. Сейчас они не являются основными, но в прежние времена, наряду с плаунами, хвощами, а затем и хвойными образовывали густые лесные массивы, из которых формировались запасы каменного угля;
хвощевидные. Произошли от псилофитов в конце девона (360 млн. лет), достигли расцвета с начала карбона до юры (250–150 млн. лет), потом начали затухать. Имели древовидные формы, однако, до настоящего времени сохранились в виде многолетних трав. Размножаются спорами;
хвойные. Возникли от псилофитов в конце карбона (300 млн. лет) и достигли расцвета в перми, триасе, юре, меловом периоде, после чего несколько потеснились другими видами современных растений. Однако, и в настоящее время хвойные представлены многими видами (до 560) древовидных и кустарниковых растений и формируют значительную часть лесов, в основном в зонах с умеренным и прохладным климатом. Хвойные — как правило, вечнозелёные растения (но есть и формы с опадающей на зиму хвоей, например, лиственница); размножаются семенами, созревающими в шишках, и относятся к голосемянным растениям;
гинкговые. Этот класс голосемянных растений произошел в конце перми (220 млн. лет) от семенных папоротников. Никогда не был многочисленным (известно только 6 ископаемых видов). В настоящее время сохранился только один вид — гинкго;
саговниковые — ещё один класс голосемянных растений. Возникли в начале перми (280 млн. лет), расцвет приходится на триас-юру (230–150 млн. лет), после чего затухают. В настоящее время сохранились в небольшом числе видов (около 130), называемых также цикадами. Растут в тропических и субтропических районах; имеют низкорослые древовидные и кустарниковые формы. По-видимому, от саговниковых произошли наиболее прогрессивные формы растений — покрытосемянные;
покрытосемянные — цветковые растения, возникшие в самом конце юры (140 млн. лет) и с тех пор продолжающие развиваться. В начале кайнозойского периода (около 60 млн. лет) они разделились на две большие группы — односемядольные и двусемядольные, отличающиеся числом долей в зародыше (один или два). Семена цветковых растений заключены в плод, что и определило их название. Эти наиболее совершенные растения потеснили все прочие классы и в настоящее время составляют преобладающую форму наземных растений, древесных, кустарниковых, травянистых, как по числу разновидностей (около 450 семейств, 12,5 тысяч родов, 250000 видов), так и по общей биомассе, да и по занятому ими пространству обитания, тоже. Они формируют основную массу современных лесов, в том числе все растения, культивируемые человеком.

Интересно отметить, что большинство древних форм (классов) растений, породив новые формы и уступая им дорогу, не вымирало совсем, а продолжает существовать в небольшом числе видов, конечно изменившихся с древних времен, но сохранивших основные морфологические (т. е. определяющие строение, структуру) особенности. Таким образом, в настоящее время дерево жизни царства растений, изображенное на рис. 13, содержит кроме нескольких засохших побегов, соответствующих вымершим формам, один главный и мощный ствол цветковых (покрытосемянных), значительно меньший, но тоже существенный ствол голосемянных (в основном, хвойных) растений и несколько слабых ветвей, оставшихся от некогда преобладавших реликтовых форм. Это дерево покрыто густой шапкой веточек и побегов, соответствующих видам растений, большинство из которых, естественно, принадлежит к основному стволу — цветковым.

Заселив сушу, растения во многом её изменили. Они создали почву из органических остатков отмирающих растений и продуктов выветривания горных пород и защитили её от эрозии с помощью своей корневой системы. Они создали ландшафты и изменили водный режим суши, защищая её поверхность от бесполезного испарения. Вследствие этого Земля покрылась множеством полноводных рек. В карбоне (каменноугольный период, в основном 360–280 млн. лет назад) из растительных остатков образовались запасы каменного угля.

Растительное царство заслуживает всяческого уважения и защиты, ибо оно, только оно насыщает нашу атмосферу кислородом и обеспечивает питанием всех животных, включая, конечно, и человека.

Итак, примерно в середине палеозойской эры, 350–400 млн. лет назад, в конце девона — начале карбона в результате выхода растений на сушу, земная поверхность коренным образом изменилась. Зелёные ландшафты радовали глаз (правда, смотреть пока было некому), воздух был достаточно насыщен кислородом, ультрафиолетовый прожектор был выключен, даже стол был накрыт. Все было готово к приёму гостей, и они не замедлили появиться. Все типы животных, обитавших тогда в морях, приняли участие в освоении новых районов обитания, для чего, конечно, им пришлось приспособиться к новым условиям. Сейчас ещё трудно точно сказать, представители каких именно групп прибыли первыми. Схема развития царства животных представлена на рис. 15.

Рис. 15. Схема развития животного царства в фанерозое (позвоночные по Г. В. Войткевичу [4.8])

Освоение сухопутных водоёмов, по-видимому, началось раньше всего, ещё в кембрии, но это была привычная среда обитания, только вода была слабосолёной или пресной, приспособиться к жизни в такой среде было нетрудно любым организмам.

Земноводные (амфибии), происходившие от древних кистепёрых рыб, появились в конце девона (350 млн. лет). Некоторые из них достигали нескольких метров в длину (стегоцефалы). В настоящее время к ним относятся лягушки, жабы, саламандры.

Насекомые тоже появились в девоне. По-видимому, они, как и многоножки, произошли от кольчатых червей, которые ещё раньше приспособились к жизни в почве. Насекомые распространились очень широко, освоив, наряду с сушей, водоёмы, почву, воздух. В настоящее время это наиболее многочисленная группа живых существ по количеству видов, которое точно неизвестно, но, во всяком случае, близко к миллиону (быть может, и больше).

Пресмыкающиеся (рептилии) произошли от земноводных. Первые из них — клотилозавры — появились в середине карбона (310–320 млн. лет). В дальнейшем эта группа стала очень многочисленной; среди них были крупные (до 20 метров) и мелкие животные, травоядные и хищники, сухопутные, плавающие (но с воздушным дыханием), летающие. У многих были развитые конечности (две пары), что давало им возможность быстро передвигаться по суше. У пресмыкающихся много общего с их предками — земноводными: размножение происходит с помощью яиц, отсутствует система регулирования и поддержания температуры тела, которая зависит от окружающей температуры. Поэтому все пресмыкающиеся очень теплолюбивы, и при понижении температуры их активность падает.

Пресмыкающиеся достигли расцвета, можно сказать, завладели земной поверхностью в юрский период, но потом, в конце мела, число их видов резко сократилось в течение очень короткого времени, почти внезапно. Причины этого до сих пор неясны, между учёными продолжается оживленная дискуссия, выдвигаются многочисленные гипотезы, например — сильное похолодание; оно действительно произошло в тот период, но не было таким внезапным и повсеместным. Есть даже такие экстравагантные предположения, как вспышка сверхновой звезды в близкой окрестности Солнца и связанное с этим резкое увеличение уровня жесткой радиации (см.напр. [1.10]), вызвавшее губительные мутации. Разумеется, проверить это в настоящее время вряд ли возможно. Но пресмыкающиеся не вымерли совсем и не исчезли бесследно: во-первых, от них произошли птицы и млекопитающие — два основных класса позвоночных, населяющих сушу Земли в наши дни; во-вторых, осталось и продолжают жить сейчас значительное число видов пресмыкающихся — крокодилы, черепахи, змеи и др. — всего около 8000 видов.

Птицы произошли от летающих пресмыкающихся. Отпечатки перьев, остатки скелета первых птиц — археоптериксов — относятся к юрскому периоду (150 млн. лет). От пресмыкающихся они унаследовали размножение с помощью яиц, некоторые особенности строения ног и другие (не очень существенные) морфологические признаки, но во многом изменились: приобрели оперенье, пустотелые кости, развитые крылья, хвост и соответствующую мускулатуру, обеспечивающую полёт, утратили зубы. Птицы освоили все географические районы Земли, включая полярные, и в настоящее время являются самыми многочисленными по числу видов (около 9000) наземными позвоночными.

Первые млекопитающие — сумчатые и плацентарные — развились также от пресмыкающихся почти одновременно с птицами, на границе между триасом и юрой (200 млн. лет). Сначала, в юрском — первой половине мелового периода (135–120 млн. лет), их развитие происходило медленно, крупные экземпляры отсутствовали. Но, начиная со второй половины мела, одновременно с гибелью крупных пресмыкающихся, начался расцвет класса млекопитающих, чему способствовали основные особенности их организма: рождение живых детёнышей, кормление молоком (это, между прочим, развивало заботу о потомстве), шерстяной покров, система регулирования и поддержания температуры (это защищало организм от холода), наконец, более развитая нервная система, в особенности головной мозг и органы чувств. Всё это обеспечило млекопитающим значительные преимущества и позволило заселить все географические районы и сферы земной поверхности: леса, саванны, пустыни, тропики и субтропики, Арктику. Появились летающие и живущие под землей разновидности, некоторые — китообразные, вернулись к жизни в океане, вероятно, почувствовав ностальгию по утраченной некогда прародине. Таким образом, разнообразие млекопитающих, их способность адаптироваться и жить в разных условиях чрезвычайно велики. Класс млекопитающих сейчас насчитывает около 4000 видов.

После примерно 200-миллионолетнего развития, всего 3,5 миллиона лет назад в этом классе, в отряде приматов появился новый вид — человек, который в результате дальнейшего развития за этот короткий срок стал полным хозяином всей планеты.

На рис. 16 изображена линия развития, ведущая от простейших одноклеточных организмов к человеку с указанием продолжительности отдельных этапов — так, как это представляет себе современная наука. В этом рисунке просматривается тенденция к ускорению развития. На совершенствование живых клеток с момента их возникновения ушло около 2 миллиардов лет; на развитие простейших многоклеточных — около 1 миллиарда. Создание всех видов современных и вымерших растений и животных, во всём их разнообразии потребовало около 500 миллионов лет. Развитие современного человека завершилось всего за 3,5 миллиона лет.

Рис. 16. Линия развития от простейших одноклеточных организмов до человека

Если бы сейчас книгу Бытия, открывающую Ветхий завет и составленную около 2,5 тыс. лет назад, потребовалось писать заново, то с учётом новых научных данных пришлось бы написать так:

Бог трудился над созданием живых существ в общей сложности 2,5 дня.⁷ Если считать, что он работал по 8 часов в день, то из 20 часов 18 ушли на создание и отработку клеток, остальные 2 часа были потрачены на растения и животных. Человек был создан за 1 минуту в последний момент творения. Естественно, при такой спешке он не может быть совершенным и имеет множество недостатков.