Aký bol život na Zemi pred miliónmi rokov?

2024 Autor: Seth Attwood | [email protected]. Naposledy zmenené: 2023-12-16 16:15

Prudký nárast počtu biologických druhov, nazývaný "kambrický výbuch", otvoril fanerozoikum - eón "explicitného života". Veľmi rôznorodý bol však aj „tajný“život v predchádzajúcej ére, z ktorého vznikli okrem iného gigantické formy. Objavenie tajomstiev tejto neuveriteľne starodávnej fauny umožnili objavy uskutočnené v Rusku.

Prvé stopy makroskopických mnohobunkových tvorov s mäkkým telom, ktoré možno opatrne pripísať prekambriu, sa našli v 60. rokoch 19. storočia v oblasti Newfoundlandu. V 20. storočí došlo k významným nálezom v Namíbii a Austrálii. Na území našej krajiny sa našli samostatné fosílie v jadre vyťažených z vrtov (Ukrajina, Krym, Ural).

Boli to malé odtlačky, ktoré sa podobali buď diskom alebo koláčom, ktoré ani neboli okamžite rozpoznané ako odtlačky živých bytostí: niektorí verili, že hovoríme o stopách geologických procesov. Problém bol v tom, že spočiatku nebolo možné spoľahlivo určiť vek horniny a niektorí bádatelia pripisovali nálezy kambriu, siluru alebo ordoviku.

Istota sa objavila až v roku 1957, kedy boli odtlačky tvora zvaného charnia nájdené vo Veľkej Británii jednoznačne datované do prekambrickej éry.

Zaujímavý je nielen samotný fakt nálezu pozostatkov veľkej skupiny prekambrických živočíchov, ale aj fakt, že ich vzhľad a štruktúra sa ukázali byť mimoriadne nezvyčajné, akoby hovorili o mimozemskom živote. Ale tento život, nazývaný vendiánsky alebo ediakarský, biota, sa stal prvým masovým objavením sa mnohobunkových organizmov vo fosílnych záznamoch, ktoré obývali oceán pred viac ako 600 miliónmi rokov.

História najrozsiahlejšieho a jedinečného umiestnenia stôp vendianskej fauny sa začala písať v roku 1972, keď študent-cvičenec AV Stepanov našiel niekoľko stôp organizmov na Onežskom polostrove pri ústí rieky Syuzma (región Archangeľsk) a nález doručil Geologický ústav ANSSSR.

Zamestnanec ústavu, profesor B. M. Keller, skúmal odtlačky a zaznamenal ich podobnosť s odtlačkami prekambrickej fauny z Namíbie. Čoskoro bola na pobrežie Bieleho mora pri kríkoch Syuzmy vyslaná výprava. Na mieste študentských nálezov nebolo možné nič nájsť, no asi päť kilometrov proti prúdu rieky sa výprava stretla s výbežkom na strmom brehu.

Na vyčnievajúcich pieskovcových blokoch sa našli nové odtlačky. Nasledujúci rok sa pri strmom 15-metrovom „stene“objaviteľov vystriedala nová expedícia, ktorej súčasťou bol aj N. M. Chumakov a autor týchto riadkov.

Ležať a plaziť sa

Všetko, čo vieme o vendianskej faune, sa k nám dostalo vo forme tenkých reliéfov na povrchu pieskovca. Existujú negatívne aj pozitívne reprezentácie týchto bytostí.

Wend bol ríšou trojlúčovej symetrie. Klasickým príkladom takéhoto tvora je Tribrachidium (foto nižšie). Pri absencii prirodzených nepriateľov (zástupcovia vendianskej fauny sa navzájom nepožierali) ležalo tribrachidium pokojne na dne, a aby mu neunikli mikročastice živín, ktoré prúd prináša z rôznych strán, získalo tri ústne otvory. Potom cez tri vetvy čreva vstúpilo jedlo do tela.

Iný typ zvierat vo Vendiane pozostával z organizmov s bilaterálnou štruktúrou, avšak na rozdiel od neskorších zvierat, akými boli trilobity, pravá a ľavá časť tiel vendianskych tvorov nemala dokonalú symetriu.

Vyznačovali sa takzvanou symetriou grazingového odrazu, keď sú protiľahlé „lúče“umiestnené oproti sebe v „šachovnicovom“vzore. Na spodnej fotke je potlač zvieratka Dickinsonia. U niektorých organizmov tohto typu, napríklad v Andive, je jasne viditeľná cefalizácia - izolácia oblasti hlavy, pravdepodobne s citlivými bunkami.

Chránené ľadom a kriedou

Útes na brehu rieky sa pre nás stal oknom do nepredstaviteľne vzdialenej minulosti. Prišiel som tam niekoľko rokov po sebe a každý rok som nám dal nové nálezy. Na jar topiaci sa ľad trhal z pobrežia nové pieskové platne s odtlačkami vendskej éry. To všetko bolo v Rusku prvýkrát - v takom množstve, v takej zložitosti a takej rozmanitosti.

Zdalo sa, že po neuveriteľnom vedeckom úspechu bolo ťažké očakávať niečo viac. Ale aj tak sme sa rozhodli poobzerať sa: Biele more je veľké – na jeho brehoch zrazu pribudnú nové perspektívne lokality. Voľba padla na Zimné hory, ležiace asi 200 km námornej trasy zo Syuzmy. Odkryvy tu neboli 10-15 m vysoký riečny breh, ale nánosy ílu a pieskovcových vrstiev so zdanlivou hrúbkou asi 120 m, ktoré vyčnievali na povrch. Ďalších 700 m išli do hlbín zeme. m.

Éru, v ktorej žijeme, charakterizuje nezvyčajne nízka hladina oceánu: veľké množstvo vody je viazané polárnymi čiapočkami. V teplejších a dlhších časoch bolo toľko vody, že medzi súčasným Čiernym a Bielym morom nebola žiadna pevnina.

Pozdravy od predkov

Jedna z najsľubnejších hypotéz sa týka vendiánskeho živočícha s názvom Ausia fenestrata – z pobrežia Bieleho mora pochádzali od neho len 2 odtlačky (ďalšie dva podobné odtlačky sa našli v Namíbii).

Fenestrata znamená „oklenutý“a skutočne, podľa výtlačkov, vzhľad tohto zvieraťa bol pôvodne obnovený ako druh vrecka, ktorého povrch je posiaty veľkými otvormi. Vyzeralo to ako špongia, no veľkosť otvorov s touto hypotézou veľmi nezodpovedala. Neskôr prišla ďalšia myšlienka: čo ak si potlač nezachovala celý vzhľad zvieraťa, ale len jeho časť? Vrecko s "okienkami" nápadne pripomínalo žiabrový košík strunatcov ako ascidiánov, patriacich k typu tunicata (tunikáty).

V Tunicatách je kôš vo vnútri pokrytý plášťom podobným tunike, ktorý pozostáva z látky podobnej celulóze. Ascidie sú príbuzné lanceletom - primitívnym strunatcom, ktoré sa nachádzajú na úpätí stromu všetkých stavovcov, samozrejme vrátane ľudí.

Ak je teda hypotéza o príbuznosti Ausia fenestrata s plášťovcami správna, znamená to, že v sedimentoch starých 550 mil.

A pred 25 000 rokmi bola Ruská nížina pokrytá ľadom až po zemepisnú šírku Kyjeva – bola to obrovská masa, ktorá zhora neustále mrzla. A zemská kôra sa začala prehýbať pod ťarchou ľadu. Keď ľad odišiel, začal sa opačný proces: kôra sa akoby „odpružila“a začala sa vydúvať nahor a dvíhať dno starovekých oceánov k oblohe.

Zimné hory, do ktorých sme prišli, stále rastú a dvíhajú stále vyššie vrstvy hliny a piesku, ktoré sa kedysi nahromadili na dne. A tu je to zaujímavé: na niektorých miestach sú takmer kilometer dlhé vrstvy týchto nánosov prerazené kimberlitovými rúrami – prieduchmi, ktorými unikala na povrch magma.

Tieto otvory sú naplnené čiastočne pretavenou, čiastočne zmenenou starodávnou hmotou. A v ňom, napodiv, sú bloky vápenca, ktorý v okrese nie je. A v blokoch - fosílie s kambrickou a ordovickou faunou. Odkiaľ toto všetko pochádza?

Odpoveď sa ukázala byť jednoduchá: nad hlinito-piesčitými vrstvami sa v priebehu miliónov rokov nahromadili ďalšie sedimenty z neskorších oceánov, no všetky tieto sedimenty boli následne zožraté a jednotlivé úlomky vápenatého dna sa zachovali v kimberlitových rúrach. Po výbuchu sopky tam padali kusy vápenca. Po zničení spodných sedimentov kambrických a ordovických morí nám príroda odkryla sedimenty prekambrického oceánu.

Navyše, vzhľadom na to, že tieto ložiská boli milióny rokov prekryté inými horninami, starodávne vrstvy, v ktorých sa strieda hlina a pieskovec, sú veľmi čerstvé: íly nestratili svoju elasticitu, nie sú na nich stopy silných deformácií, a preto Zimné hory skončili ako jedinečná lokalita s tenkými a jasnými odtlačkami vendianskej fauny.

Ascidia a jej "kôš"

Šrot ako nástroj poznania

Keď sme začali skúmať vendskú biotu (mimochodom, termín „Vendian“navrhol už v roku 1952 akademik BS Sokolov), mali sme len niekoľko vzoriek odtlačkov týchto záhadných zvierat. Dnes sa v Rusku vďaka expedíciám do Zimných hôr, ktoré sa nezastavili ani v 90. rokoch minulého storočia, podarilo zozbierať asi 10 000 vzoriek a prvenstvo pri ich popisovaní majú ruskí paleontológovia.

Ide o zbierku svetového významu, do ktorej patria najmä exempláre tých zvierat, ktorých odtlačky sa našli aj na Newfoundlande, Urale, Austrálii a Namíbii.

Ako funguje vyhľadávanie odtlačkov prstov? Vo výške útesu trčí pieskovcová doska. Nie je jasné, či na ňom niečo je alebo nie. Na to je potrebné páčidlami a lopatami odstrániť niekoľko ton sedimentu a uvoľniť časť povrchu dosky. Potom sa doska rozdelí a kus po kuse sa spustí dole.

Ťažké pieskovcové bloky sa musia ťahať na zadnej strane. Dole, na brehu, sú úlomky dosky očíslované a poskladané. Potom to otočia. Výtlačky, ak nejaké sú, sú na tej strane platne, ktorá smerovala nadol. Stále ich však nie je vidieť, keďže pieskovec je pokrytý hlinou.

Teraz musíte veľmi opatrne umyť hlinu štetcom a vodou a nájsť požadované výtlačky. Nálezy treba fotiť v lúčoch zapadajúceho slnka, aby sa reliéf lepšie javil pri slabom osvetlení. Už z tejto poviedky je zrejmé, že extrakcia vzoriek je fyzicky náročná práca. Ale drsné podmienky expedícií kompenzujú šialené vzrušenie objaviteľov, ktorí mali možnosť nahliadnuť do tajomnej stránky histórie života na Zemi.

Vo svete samozrejmosti

Paleontológovia pracujúci s fanerozoickou faunou sa často zaoberajú skutočnými fosíliami – lastúrami, lastúrami, zubami, kosťami, skamenenými vajíčkami. Vendská fauna sa zrodila pred érou aktívnej biomineralizácie, ktorá je vlastná kambriu.

Väčšina z týchto zvláštnych tvorov nemala žiadne kostry, žiadne tvrdé ulity, žiadne tvrdé ulity. Ich telá boli mäkké, často pripomínali medúzu a len málo druhov sa pýšilo chrbtovým štítom tenkým ako papier alebo rúrkovitým chitínovým puzdrom.

Preto sa špecialisti na vendskú faunu zaoberajú iba reliéfmi na cementovanom piesku, ktorý kedysi pokrýval želatínové telo, ktoré zmizlo takmer bez stopy. Z toho vyplýva neuveriteľné ťažkosti pri interpretácii týchto skladieb. Tu je len niekoľko príkladov.

Jedným z charakteristických typov potlače sú takzvané radiálne kotúče s hrotmi. Spočiatku boli interpretované ako stopy organizmov podobných medúzam, ktoré dostali zodpovedajúce názvy ako "cyclomedusa". Predpokladalo sa, že tieto medúzy neplávali voľne, ale neustále sedeli na dne (ako niektoré moderné druhy).

Táto interpretácia prevládala, až kým v blízkosti diskov nezačali nachádzať odtlačky niektorých tvorov podobných pierku, po ktorých sa nakreslil úplne iný obrázok: „cyklomedúza“sú len stopy takzvaných príložných diskov. Organizmus sa vyvíjal nasledovne: larva klesla ku dnu, narástla jej základňa, ktorá sa postupne zasypávala pieskom.

A už zo základne vyrástla stonka s bočnými vetvami, pomocou ktorých sa zviera kŕmilo. Keď tvor zomrel, odtlačok disku zostal častejšie ako odtlačok stonky, hoci ten mohol dosiahnuť kyklopské veľkosti pre primitívnu faunu - až 3 m na výšku s priemerom disku asi 1 m.

Ďalším učebnicovým príkladom je Dickinsonia. Odtlačky zanechané týmto tvorom pripomínajú listy žilnatých rastlín. Takže možno toto je tá rastlina? Alebo huba? Alebo niečo iné? Ak je to zviera, tak kde má otvor ústa a kde análny? Autor týchto riadkov obhajoval hypotézu, že hovoríme o zástupcovi fauny, no asi dve desaťročia som musel odolávať nepochopeniu zo strany mnohých kolegov.

Jeden z mojich hlavných argumentov sa scvrkol do faktu, že odtlačok, ktorý zvykneme vnímať ako stopu celého zvieraťa, je v skutočnosti tvorený len tenkou, papierovou škrupinou, cez ktorú „presvitajú prvky vnútornej štruktúry“. . Zároveň existuje niekoľko potlačí, ktoré jasne ukazujú, že niečo ako svätožiara, podobná odtlačku mäkkého tkaniva, presahuje rebrovanú zónu.

Nakoniec sa však podarilo dokázať, že Dickinsonia patrí k zvieratám, až keď sa našli a študovali stopy plazenia týchto tvorov. Stopy po pohybujúcom sa bruchu sú viac rozmazané. Ak na konci cesty Dickinsonia zomrela, stopa škrupiny je úplne iná - jasná. Ide teda o zviera: pohybovalo sa nezávisle, zrejme povrchom brucha absorbovalo potravu zdola vo forme baktérií.

Zvláštnosti fraktálov a symetrie

Jedným z prvých exemplárov vendianskej fauny opísaných domácimi vedcami bola Vendia. Odtlačok sa našiel v jadre zo studne v Archangeľskej oblasti. Zviera malo obojstrannú, obojstrannú stavbu tela so zjavnou segmentáciou, ktorá dokonca umožnila nazvať toto stvorenie „nahým trilobitom“(skutoční trilobiti sa objavili, ako je známe, v kambriu).

Ale aj vtedy B. M. Keller si všimol, že ľavá a pravá časť segmentov nie sú oproti sebe, ale akoby v šachovnicovom vzore. Tento jav, ktorý som nazval „symetria odrazu na pastve“, sa ukázal byť medzi vendskými zvieratami veľmi bežný, čo je ďalšia záhada, keďže v kambriu sa nič také nepozoruje.

Zdá sa, že takáto zvláštna symetria bilaterálnych tvorov súvisí s niektorými zvláštnosťami rastu a vývoja organizmu - možno došlo k takzvanému špirálovému rastu, ktorý je charakteristický napríklad pre rastliny a spočíva v striedavom delení jednej alebo druhej skupiny. buniek.

U rankomorfov - organizmov podobných perám typu cyclomedusa (o nich sa hovorilo vyššie) - sa pozoruje nielen symetria odrazu pohľadov, ale aj fraktálnosť štruktúry. Z hlavnej stonky vychádzajú rúrky, ktoré sa potom rozvetvujú rovnakým spôsobom a nové vetvy sa opäť rozvetvujú.

Charnia je jednou z dlho známych foriem vendianskej fauny. Patrí k takzvaným organizmom podobným periu a s najväčšou pravdepodobnosťou ide o zviera, ktoré viedlo pripútaný životný štýl. Charnia, rovnako ako niektoré ďalšie podobné formy, svojím vzhľadom pripomínali papraďové kríky vyrastajúce z morského dna.

Rozvetvenie nádob vybiehajúce z hlavnej stonky malo fraktálovú štruktúru, ktorá je jednou z charakteristických čŕt vendianskej fauny. Vo Vendiane boli aj rúrkovité tvory, podobne „držiace sa“na dne.

Okrem bilaterálnych tvorov s kĺzavou odrazovou symetriou sú vo Vendiane zaznamenané zaujímavé organizmy s trojlúčovou symetriou, ktorá je tiež atypická pre nasledujúce obdobia. Patrí medzi ne napríklad tribrachidium, ktorého odtlačok pripomína trojlúčový hákový kríž vpísaný do kruhu (s najväčšou pravdepodobnosťou ide o stopy kanálikov tráviaceho systému vedúcich k trom ústnym otvorom).

Patria sem aj ventogirusy – sú to vajcovité stvorenia so zložitým systémom vnútorných dutín založených na troch komorách.

Chlad pre obrov

Čím viac údajov o diverzite vendskej fauny nám fosílne záznamy prinášajú, tým naliehavejšia je otázka miesta vendskej bioty na evolučnom strome. Kto boli predkovia tohto úžasného vodného života a nájdete jeho potomkov medzi zvieratami nasledujúcich období?

Je zrejmé, že vendské organizmy neboli prvé mnohobunkové zvieratá. V Národnom ľadovcovom parku v Montane (USA) a v Austrálii sa našli reťazce odtlačkov mnohobunkových tvorov, ktoré žili pred 1600-1200 miliónmi rokov. Predpokladá sa, že odtlačky, ktoré vyzerajú ako náhrdelník z malých guľôčok, pochádzajú z koloniálneho morského živočícha typu hydroidných polypov.

Tento život je o miliardu rokov starší ako Vendiánsky, ale … žiadne iné predvendianske stopy mnohobunkových organizmov, najmä akýchkoľvek foriem predkov, sa zatiaľ nenašli. To vedie k myšlienke, že vznik mnohobunkovosti u zvierat možno nebol jednorazovým evolučným skokom, ale nejakým druhom stratégie. Napríklad aj dnes existujú niektoré bičíkovité prvoky, ktoré buď žijú ako samostatné jednobunkové organizmy, alebo sa zhromažďujú v kolóniách, ktoré pôsobia ako jeden organizmus. Ak sa špongia rozotrie na jednotlivé bunky na site, bunky sa môžu opäť spojiť.

Uskutočnili sa dokonca experimenty, počas ktorých sa pri zmene parametrov prostredia (teplota, slanosť) bunky embrya mnohobunkového organizmu rozpadli, stali sa jednobunkovými. Je teda možné, že neexistuje súvislá línia mnohobunkových organizmov od „korálkov“od Montany po vendskú faunu, ale medzi nimi môžu ležať generácie jednobunkových foriem.

Vendiánsky gigantizmus pravdepodobne nachádza svoje vysvetlenie v špeciálnych prírodných podmienkach tohto prostredia a tej doby. Faktom je, že najbohatšie lokality tejto fauny sa nachádzajú tam, kde sa na dne nenahromadili uhličitany. A to je vlastnosť studenovodných nádrží - v nich sú hlavnými sedimentmi kaly, hlina a piesok.

Studená voda obsahuje viac kyslíka, neustále sa premiešava a vynáša organické živiny zo dna. Vendianske zvieratá sa navzájom nepožierali – absorbovali mikročastice z vody alebo zo dna, čo im zabezpečilo dlhý život a schopnosť vyvinúť sa do veľkých foriem.

S najväčšou pravdepodobnosťou to však bolo otepľovanie na planéte a zníženie počtu studených morí, ktoré spôsobili vyhynutie vendianskej fauny. V kambriu vidíme úplne iný život – prispôsobený najmä životu vo vode s nižším obsahom kyslíka. Proces biomineralizácie sa však začal aktívne a zvieratá začali získavať silné kostry, škrupiny a škrupiny.

Na otázku, či dnes medzi kambrickými zvieratami existujú potomkovia vendianskej fauny, treba odpovedať kladne, hoci zostáva predmetom búrlivých vedeckých diskusií. Najmä týchto potomkov nachádzame medzi mäkkýšmi, článkonožcami, coelenterátmi. Existuje mnoho vyhynutých tried zvierat, ktoré žili v kambriu, ale majú korene vo Vendiane.