Kakav je bio život na Zemlji prije milijuna godina?

2024 Autor: Seth Attwood | [email protected]. Zadnja promjena: 2023-12-16 16:06

Naglo povećanje broja bioloških vrsta, nazvano "kambrijskom eksplozijom", otvorilo je fanerozoik - eon "eksplicitnog života". Međutim, "tajni" život u prethodnom razdoblju također je bio vrlo raznolik, dajući, između ostalog, i divovske oblike. Otkrivanje tajni ove nevjerojatno drevne faune omogućila su otkrića napravljena u Rusiji.

Prvi tragovi makroskopskih višestaničnih stvorenja mekog tijela, koji se mogu pažljivo pripisati prekambriju, pronađeni su 1860-ih u regiji Newfoundlanda. U 20. stoljeću značajna su otkrića napravljena u Namibiji i Australiji. Na području naše zemlje pronađeni su zasebni fosili u jezgri izvađenoj iz bušotina (Ukrajina, Krim, Ural).

Radilo se o malim otiscima koji su nalikovali ili diskovima ili kolačima, koji nisu bili ni odmah prepoznati kao otisci živih bića: neki su vjerovali da je riječ o tragovima geoloških procesa. Nevolja je bila u tome što u početku nije bilo moguće pouzdano odrediti starost stijene, a neki istraživači nalaze pripisuju kambriju, siluriju ili ordoviciju.

Sigurnost se pojavila tek 1957. godine, kada su otisci stvorenja zvanog charnia pronađeni u Velikoj Britaniji nedvojbeno datirani u pretkambrijsku eru.

Zanimljiva je ne samo sama činjenica pronalaska ostataka velike skupine prekambrijskih životinja, već i činjenica da su se njihov izgled i struktura pokazali krajnje neobični, kao da govore o izvanzemaljskom životu. Ali ovaj život, nazvan Vendian, ili Ediacaran, biota, postao je prva masovna pojava višestaničnih organizama u fosilnim zapisima, koji su nastanjivali ocean prije više od 600 milijuna godina.

Povijest najopsežnije i jedinstvene lokacije otisaka stopala vendske faune započela je 1972. godine, kada je student-pripravnik AV Stepanov pronašao nekoliko otisaka organizama na poluotoku Onega na ušću rijeke Syuzma (Arhangelska regija) i dostavio nalaz u Geološki institut ANSSSR-a.

Zaposlenik instituta, profesor B. M. Keller, pregledao je otiske i primijetio njihovu sličnost s otiscima pretkambrijske faune iz Namibije. Ubrzo je poslana ekspedicija na obale Bijelog mora, uz grmlje Syuzma. Na mjestu nalaza koje je napravio student nije bilo moguće pronaći ništa, međutim, oko pet kilometara uz rijeku, ekspedicija je naišla na izdanak na strmoj obali.

Na izbočenim blokovima pješčenjaka pronađeni su novi otisci. Sljedeće godine, na strmom 15-metarskom "zidu" otkrivača, zamijenjena je nova ekspedicija u kojoj su bili N. M. Chumakov i autor ovih redaka.

Ležanje i puzanje

Sve što znamo o fauni Venda došlo nam je u obliku tankih reljefa na površini pješčenjaka. Postoje i negativne i pozitivne reprezentacije tih bića.

Wend je bio područje simetrije s tri snopa. Tribrachidium je klasičan primjer takvog stvorenja (fotografija ispod). U nedostatku prirodnih neprijatelja (predstavnici vendske faune nisu jeli jedni druge), tribrachidium je mirno ležao na dnu, a kako ne bi propustio mikročestice hranjivih tvari koje je struja donosila s različitih strana, dobila je tri otvora za usta. Zatim je kroz tri grane crijeva hrana ulazila u tijelo.

Druga vrsta životinja u Vendiju sastojala se od organizama s bilateralnom strukturom, međutim, za razliku od kasnijih životinja kao što su trilobiti, desni i lijevi dijelovi tijela vendskih stvorenja nisu imali savršenu simetriju.

Karakterizirala ih je takozvana pašnja simetrija refleksije, kada su suprotne "zrake" postavljene jedna nasuprot drugoj u "šahovnici". Donja fotografija prikazuje otisak životinje Dickinsonia. Kod nekih organizama ovog tipa, na primjer, u Andivi, jasno je vidljiva cefalizacija - izolacija regije glave, vjerojatno s osjetljivim stanicama.

Zaštićen ledom i kredom

Litica na obali rijeke postala nam je prozor u nezamislivo daleku prošlost. Dolazio sam tamo nekoliko godina zaredom i svake godine sam nam davao nova otkrića. U proljeće je otapanje leda otrglo s obale nove pješčane ploče s otiscima vendskog doba. Sve je to bilo prvi put u Rusiji - u takvoj količini, u takvoj složenosti i u takvoj raznolikosti.

Činilo se da je nakon nevjerojatnog znanstvenog uspjeha teško očekivati nešto više. Ali ipak smo odlučili pogledati oko sebe: Bijelo more je veliko - odjednom će se na njegovim obalama pojaviti nova obećavajuća mjesta. Izbor je pao na Zimske planine, koje se nalaze oko 200 km morskog puta od Syuzme. Ovdje izdanci nisu bili komad riječne obale visine 10-15 m, već naslage gline i pješčenjaka prividne debljine oko 120 m koji su stršili na površinu. Oni su otišli u dubinu zemlje još 700 m.

Doba u kojem živimo karakterizira neuobičajeno niska razina oceana: velika količina vode vezana je polarnim kapama. U toplijim i dužim vremenima vode je bilo toliko da između sadašnjeg Crnog i Bijelog mora nije bilo kopna.

Pozdrav od predaka

Jedna od hipoteza koja najviše obećava odnosi se na vendsku životinju zvanu Ausia fenestrata - samo 2 otiska potječu s nje s obala Bijelog mora (još dva slična otiska pronađena su u Namibiji).

Fenestrata znači "fenestirana", a, doista, prema otiscima, izgled ove životinje izvorno je obnovljen kao svojevrsna vreća čija je površina prošarana velikim rupama. Izgledalo je kao spužva, ali veličina rupa nije bila baš u skladu s ovom hipotezom. Kasnije je došla još jedna misao: što ako otisak nije zadržao cijeli izgled životinje, već samo njezin dio? Vreća s "prozorima" upečatljivo je podsjećala na škržnu košaru hordata poput ascidijana, koji pripadaju tipu tunicata (tunicates).

Kod tunikata je košara iznutra, prekrivena školjkom poput tunike, koja se sastoji od tvari slične celulozi. Ascidijci su povezani s lancetama - primitivnim životinjama hordata koje se nalaze u podnožju stabla svih kralježnjaka, uključujući, naravno, ljude.

Dakle, ako je hipoteza o srodstvu Ausia fenestrata s plaštama točna, to znači da smo u sedimentima starim 550 Ma napipali evolucijsku granu koja ide od faune Venda do čovjeka.

A prije 25 000 godina Ruska ravnica bila je prekrivena ledom do geografske širine Kijeva - bila je to ogromna masa koja se neprestano smrzavala odozgo. I zemljina se kora počela savijati pod težinom leda. Kad je led otišao, započeo je suprotan proces: kao da "proljeće", kora se počela izbočiti prema gore, podižući dno drevnih oceana prema nebu.

Zimske planine, u koje smo stigli, još uvijek rastu, dižući sve više slojeve gline i pijeska koji su se nekada nakupljali na dnu. I evo što je zanimljivo: na nekim mjestima gotovo kilometarske slojeve tih naslaga probijaju kimberlitne cijevi – otvori kroz koje je magma izlazila na površinu.

Ti su otvori ispunjeni djelomično pretopljenom, djelomično izmijenjenom drevnom materijom. A u njemu, začudo, postoje blokovi vapnenca, koji nije u okrugu. A u blokovima - fosili s faunom kambrija i ordovicija. Odakle sve to?

Odgovor se pokazao jednostavnim: preko slojeva gline i pijeska, tijekom milijuna godina, nakupljali su se drugi sedimenti iz kasnijih oceana, ali su svi ti sedimenti naknadno pojedeni, čuvajući pojedine fragmente vapnenačkog dna u kimberlitnim cijevima. Grudice vapnenca pale su tamo nakon što ih je izbacila vulkanska eksplozija. Uništivši donje sedimente kambrijskog i ordovicijskog mora, priroda nam je ogolila sedimente pretkambrijskog oceana.

Štoviše, zbog činjenice da su te naslage milijunima godina bile prekrivene drugim stijenama, drevni slojevi u kojima se izmjenjuju glina i pješčenjak vrlo su svježi: gline nisu izgubile svoju elastičnost, nema tragova jakih deformacija, pa stoga Zimsko gorje završilo je kao jedinstveno mjesto s tankim i jasnim otiscima vendske faune.

Ascidija i njena "košara"

Otpad kao oruđe znanja

Kada smo počeli istraživati biotu Venda (usput rečeno, termin "vendian" je 1952. godine predložio akademik BS Sokolov), imali smo samo nekoliko uzoraka otisaka tih tajanstvenih životinja. Danas je, zahvaljujući ekspedicijama na Zimsko gorje, koje nisu prestale ni 90-ih godina prošlog stoljeća, u Rusiji prikupljena zbirka od oko 10.000 uzoraka, a prioritet u njihovom opisivanju pripada ruskim paleontolozima.

Riječ je o zbirci od svjetskog značaja, koja uključuje, posebice, primjerke tih životinja, čiji su otisci pronađeni i u Newfoundlandu, na Uralu, Australiji i Namibiji.

Kako funkcionira pretraga otiska prsta? U visini litice strši ploča od pješčenjaka. Nije jasno ima li nešto na njemu ili ne. Za to je potrebno pajserima i lopatama ukloniti nekoliko tona taloga te osloboditi dio površine ploče. Zatim se ploča rascijepi i dio po dio spušta.

Teški blokovi pješčenjaka moraju se vući na leđima. Ispod, na obali, ulomci ploče numerirani su i spojeni. Zatim ga preokrenu. Otisci, ako ih ima, nalaze se na strani ploče koja je bila okrenuta prema dolje. Ali još uvijek se ne vide, jer je pješčenjak prekriven glinom.

Sada morate vrlo pažljivo isprati glinu četkom i vodom i pronaći željene otiske. Nalazi se moraju fotografirati na zrakama zalazećeg sunca, kako bi se reljef bolje pokazao pri slabom osvjetljenju. Već iz ove kratke priče jasno je da je vađenje uzoraka fizički težak posao. No, teški uvjeti ekspedicija kompenziraju suludo uzbuđenje otkrivača koji su imali priliku zaviriti u tajanstvenu stranicu povijesti života na Zemlji.

U svijetu neočiglednosti

Paleontolozi koji rade s fanerozojskom faunom često se bave pravim fosilima - školjkama, školjkama, zubima, kostima, fosiliziranim jajima. Fauna Venda rođena je prije ere aktivne biomineralizacije svojstvene kambriju.

Većina ovih čudnih stvorenja nije imala kosture, tvrde školjke, tvrde školjke. Tijela su im bila mekana, često nalik na meduze, a nekoliko se vrsta moglo pohvaliti dorzalnim štitom tankim poput papira ili cjevastim hitinskim omotačem.

Dakle, sve čime se bave stručnjaci za faunu Venda su reljefi na cementiranom pijesku, koji je nekoć obavijao želatinasto tijelo, koje je gotovo netragom nestalo. Otuda nevjerojatna poteškoća u tumačenju ovih pjesama. Evo samo nekoliko primjera.

Jedna od karakterističnih vrsta otisaka su takozvani radijalni diskovi. U početku su se tumačili kao tragovi organizama sličnih meduzama, koji su dobili odgovarajuća imena poput "ciklomeduze". Pretpostavljalo se da te meduze ne plivaju slobodno, već su stalno sjedile na dnu (kao neke moderne vrste).

Ovakvo tumačenje je prevladavalo sve dok se u blizini diskova nisu počeli nalaziti otisci nekih stvorenja sličnih peru, nakon čega je iscrtana potpuno drugačija slika: "ciklomeduze" su samo tragovi takozvanih pričvrsnih diskova. Organizam se razvio na sljedeći način: ličinka je potonula na dno, rasla joj je baza koja je postupno bila prekrivena pijeskom.

I već iz baze izrasla je stabljika s bočnim granama, uz pomoć kojih se životinja hranila. Kada je stvorenje umrlo, otisak diska ostao je češće od otiska stabljike, iako je potonji mogao doseći kiklopske veličine za primitivnu faunu - do 3 m visine s promjerom diska od oko 1 m.

Drugi primjer iz udžbenika je Dickinsonia. Otisci koje je ostavilo ovo stvorenje nalikuju lišću biljaka s venama. Pa možda je ovo biljka? Ili gljiva? Ili nešto drugo? Ako je ovo životinja, gdje joj se onda otvaraju usta, a gdje je analni? Autor ovih redaka branio je hipotezu da je riječ o predstavniku faune, ali sam se otprilike dva desetljeća morao odupirati nerazumijevanju mnogih kolega.

Jedan od mojih glavnih argumenata svodio se na to da otisak, koji obično uzimamo za trag cijele životinje, zapravo čini samo tanka, papirnata ljuska kroz koju "svjetlucaju" elementi unutarnje strukture. ". Istovremeno, postoji nekoliko otisaka koji jasno pokazuju da se nešto poput aureole, slično otisku mekog tkiva, proteže izvan rebraste zone.

Međutim, bilo je moguće konačno dokazati da Dickinsonia pripada životinjama tek kada su pronađeni i proučeni tragovi puzanja tih stvorenja. Tragovi trbuha koji se kreće su mutniji. Ako je na kraju puta Dickinsonia umrla, trag školjke je potpuno drugačiji - jasan. Dakle, ovo je životinja: kretala se samostalno, očito upijajući hranu s dna u obliku bakterija površinom svog trbuha.

Fraktalne i simetrične čudnosti

Jedan od prvih primjeraka faune Venda koje su opisali domaći znanstvenici bila je Vendia. Otisak je pronađen u jezgri iz bunara u regiji Arkhangelsk. Životinja je imala bilateralnu, dvostranu strukturu tijela s očitom segmentacijom, što je omogućilo čak i da se ovo stvorenje nazove "goli trilobit" (pravi trilobiti pojavili su se, kao što je poznato, u kambriju).

Ali čak i tada, B. M. Keller je primijetio da lijevi i desni dijelovi segmenata nisu jedan nasuprot drugome, već, takoreći, u obliku šahovnice. Pokazalo se da je ovaj fenomen, koji sam nazvao "simetrija refleksije paše", vrlo čest među vendskim životinjama, što je još jedna misterija, budući da se ništa slično ne opaža u kambriju.

Očigledno je takva čudna simetrija bilateralnih stvorenja povezana s nekim osobitostima rasta i razvoja organizma - možda je postojao takozvani spiralni rast, karakterističan, na primjer, za biljke i koji se sastoji od naizmjenične podjele jedne ili druge skupine stanica.

U rankomorfima - organizmima nalik perju tipa ciklomeduze (o njima je gore bilo riječi) - ne opaža se samo simetrija blještavog odraza, već i fraktalnost strukture. Od glavne stabljike protežu se cjevčice koje se potom na isti način granaju, a nove grane se ponovno granaju.

Charnia je jedan od dugo poznatih oblika faune Venda. Spada u takozvane perolike organizme, a najvjerojatnije je životinja koja je vodila privržen način života. Charnia, kao i neki drugi slični oblici, svojim su izgledom nalikovali na grmove paprati koji rastu iz morskog dna.

Grananje posuda koje se proteže od glavne stabljike imalo je fraktalnu strukturu, što je jedno od karakterističnih obilježja faune Venda. U Vendi su također bila cjevasta stvorenja, koja su se na sličan način "držala" za dno.

Osim bilateralnih bića sa simetrijom klizanja refleksije, u Vendiju su zabilježeni zanimljivi organizmi sa simetrijom s tri snopa, što je također netipično za naredne ere. To uključuje, na primjer, tribrachidium, čiji otisak podsjeća na svastiku s tri zraka upisanu u krug (najvjerojatnije su to tragovi kanala probavnog sustava koji vode do tri otvora za usta).

To također uključuje ventogiruse - ovo su jajolika bića sa složenim sustavom unutarnjih šupljina na temelju tri komore.

Hladno za divove

Što nam fosilni zapis donosi više podataka o raznolikosti faune Venda, to je sve akutnije pitanje mjesta vendske biote na evolucijskom stablu. Tko su bili preci ovog nevjerojatnog vodenog života i možete li pronaći njegove potomke među životinjama kasnijih razdoblja?

Očito, vendski organizmi nisu bile prve višestanične životinje. U Nacionalnom ledenjačkom parku u Montani (SAD) i u Australiji pronađeni su lanci otisaka višestaničnih stvorenja koja su živjela prije 1600-1200 milijuna godina. Vjeruje se da su otisci, koji izgledaju kao ogrlica od malih perli, od kolonijalne morske životinje tipa hidroidnog polipa.

Ovaj život je milijardu godina stariji od Venda, ali … nikakvi drugi predvendski tragovi višestaničnih organizama, posebno bilo kojih oblika predaka, još nisu pronađeni. To navodi na pomisao da, možda, pojava višećeličnosti kod životinja nije bila jednokratni evolucijski skok, već neka vrsta strategije. Na primjer, i danas postoje neke bičaste protozoe, koje ili žive kao zasebni jednostanični organizmi, ili se okupljaju u kolonije koje djeluju kao jedan organizam. Ako se spužva utrlja u pojedinačne stanice na situ, stanice se mogu ponovno spojiti.

Provedeni su čak i pokusi tijekom kojih su se, kada su se parametri okoliša (temperatura, salinitet) promijenili, stanice embrija višestaničnog organizma raspadale, postajući jednostanične. Dakle, moguće je da ne postoji kontinuirana loza višestaničnih organizama od "perli" od Montane do vendske faune, ali generacije jednostaničnih oblika mogu ležati između njih.

Vendski gigantizam vjerojatno pronalazi svoje objašnjenje u posebnim prirodnim uvjetima tog okoliša i tog doba. Činjenica je da se najbogatija nalazišta ove faune nalaze tamo gdje se karbonati nisu nakupili na dnu. A to je svojstvo bazena s hladnom vodom - u njima su glavni sedimenti mulj, glina i pijesak.

Hladna voda sadrži više kisika, stalno se miješa, donoseći hranjive organske tvari s dna. Vendske životinje nisu jele jedna drugu – upijale su mikročestice iz vode ili s dna, što im je osiguravalo dug život i sposobnost razvoja u velike oblike.

Međutim, najvjerojatnije je zatopljenje na planetu i smanjenje broja hladnih mora uzrokovalo izumiranje vendske faune. U kambriju vidimo potpuno drugačiji život – posebice prilagođen životu u vodi s nižim sadržajem kisika. Ali proces biomineralizacije je počeo aktivno, a životinje su počele stjecati jake kosture, školjke i školjke.

Na pitanje ima li danas potomaka vendske faune među kambrijskim životinjama danas treba odgovoriti pozitivno, iako ostaje predmet žučnih znanstvenih rasprava. Konkretno, ove potomke nalazimo među mekušcima, člankonošcima, koelenteratima. Postoje mnoge izumrle klase životinja koje su živjele u kambriju, ali imaju korijene u vendu.