Развитие жизни в протерозойской и палеозойской эрах

В протерозойской На­чальные звенья эволюции животных не сохранились. В про­терозойских отложениях находят представителей вполне сформировавшихся типов животных: губок, кишечнополо­стных, членистоногих.

Животный мир в палео­зойской эре развивался чрезвычайно бурно и был представлен большим коли­чеством разнообразных форм. Пышного расцвета достигает жизнь в морях. В кембрийском периоде уже существуют все основные типы животных, кроме хордовых. Губки, кораллы, иглоко­жие, моллюски, громадные хищные ракоскорпионы - вот неполный перечень обитателей кембрийских морей.

В ордовике продолжается совершенствование и специа­лизация основных типов. В геологических отложениях это­го периода впервые обнаруживаются остатки животных, имевших внутренний осевой скелет, - бесчелюстных по­звоночных, отдаленными потомками которых являются со­временные миноги и миксины. Их жаберные дуги в ходе дальнейшей эволюции превратились в челюсти, усаженные зубами. Жаберная мускулатура преобразовалась в челюст­ную и подъязычную. Так, на основе существующих струк­тур - скелетных жаберных дуг, служивших опорой орга­нов дыхания, возник ротовой аппарат хватательного типа. Крупный ароморфоз - появление хватательного ротового аппарата - вызвал перестройку всей организации позвоночных. Возможность выбирать пищу способствовала улуч­шению ориентации в пространстве путем совершенствования органов чувств. Первые челюстноротые не имели плавников и передвигались в воде путем змееподобных движений. Од­нако этот способ передвижения при необходимости поймать движущуюся добычу оказался неэффективен. Поэтому для улучшения передвижения в воде имели значение кожные складки. В филогенезе определенные участки этой складки развиваются дальше и дают начало плавникам, парным и не­парным. С увеличением размеров складок потребовался ске­лет для их укрепления. Скелет возник в виде ряда хрящевых (затем костных) лучей. Очень важно, что хрящевые лучи оказываются связанными между собой хрящевой пластин­кой, тянущейся под кожей вдоль основания плавников. Эта пластинка дала начало поясу конечностей (рис.2). Таким образом, складки превратились в парные грудные и брюш­ные плавники, средняя часть складки редуцировалась. По­явление парных плавников – конечностей – следующий крупный ароморфоз в эволюции позвоночных.

Итак, челю­стноротые позвоночные приобрели хватательный ротовой аппарат и конечности. В своей эволюции они разделились на хрящевых и костных рыб.

В силурийском периоде на сушу вместе с первыми наземными растениями вышли первые дышащие воздухом животные – членистоногие (паукообразные). В водоемах продолжалось бурное развитие низших позвоночных. Предполагается, что позвоночные возникли в мелких пресноводных водоемах и лишь затем переселились в моря.

В девоне позвоночные представлены тремя группами: двоякодышащими, лучеперыми и кистеперыми рыбами. В конце девона появились насекомые (кормовая база для буду­щих наземных позвоночных). Кистеперые рыбы были ти­пично водными животными, но могли дышать атмосферным воздухом с помощью примитивных легких, представ­лявших собой выпячивания стенки кишки. Чтобы понять дальнейшую эволюцию рыб, необходимо представить кли­матические условия в девонском периоде. Большая часть су­ши была безжизненной пустыней. По берегам пресноводных водоемов в густых зарослях растений обитали кольчатые черви, членистоногие. Климат сухой, с резкими колебания­ми температуры в течение суток и по сезонам. Уровень воды в реках и водоемах часто менялся. Многие водоемы полно­стью высыхали, зимой промерзали. Водная растительность гибла при пересыхании водоемов, накапливались и затем гнили растительные остатки. Все это создавало очень небла­гоприятную среду для рыб. В этих условиях их могло спасти только дыхание атмосферным воздухом. Таким образом, возникновение легких можно рассматривать как идиоадап­тацию к недостатку кислорода в воде. При пересыхании во­доемов у животных были два пути спасения: зарывание в ил или миграция в поисках воды. По первому пути пошли дво­якодышащие рыбы, строение которых почти не изменилось со времени девона и которые обитают сейчас в мелких пере­сыхающих водоемах Африки (рис.3, А). Эти рыбы пере­живают засушливое время года, зарываясь в ил и дыша атмосферным воздухом. Лучеперые рыбы имели плавники, поддерживающиеся отдельными костными лучами. Они широко распространились и сейчас представляют самый большой по числу видов класс позвоночных.

Приспособиться к жизни на суше смогли только кисте­перые рыбы. Их плавники имели вид лопастей, состоящих из отдельных остей с прикрепленными к ним мышцами. С помощью плавников кистеперые рыбы – крупные живот­ные от 1,5 до нескольких метров в длину – могли ползать по дну. Эти рыбы имели две основные предпосылки для пе­рехода в наземную среду обитания: мускулистые конечно­сти и легкое. В конце девона кистеперые рыбы дали начало первым земноводным – стегоцефалам (рис.3, Б).

 Для приспособления к жизни на суше потребовалась ко­ренная перестройка всей организации животных. Конеч­ность из цельной упругой пластинки преобразуется в систе­му рычагов, разделенных суставами. Наибольшая нагрузка падает на пояс задних конечностей, который становится значительно более мощным. Конечности, особенно задние, удлиняются. Между позвонками развиваются суставы. По­являются слезные железы, подвижные веки, мышцы, втя­гивающие глаза внутрь орбиты; все это защищает роговицу глаза от высыхания. Боковые сегменты мышц разделяются на большое число отдельных мышц, прикрепляющихся к разным частям скелета. Движение по суше связано с необходимостью увеличения подвижности головы, вследствие чего у наземных позвоночных череп обособляется от костей плечевого пояса. Большая подвижность конечностей сопровождается отделением мышц плечевого пояса от боковых мышц тела и сильным развитием брюшных мышц.

На протяжении каменноугольного периода стегоцефалы жили, питались и размножались в воде. Они выползали на сушу, но не совершали сколько-нибудь значительных ми­граций. Стегоцефалы разделились (дивергировали) на боль­шое число форм – от крупных рыбоядных хищников до мелких, питавшихся беспозвоночными. На суше у стегоце­фалов не было врагов, и имелся обильный корм – черви, членистоногие, достигавшие крупных размеров (рис.3, В). Многие группы земноводных переходили к жизни на су­ше и возвращались в воду только для размножения.

В пермском периоде происходило поднятие суши, а так­же иссушение и похолодание климата. Амфибии вымирают как из-за ухудшения климатических условий, так и вслед­ствие истребления подвижными хищными рептилиями. Еще в карбоне среди стегоцефалов выделилась группа, имевшая хорошо развитые конечности и подвижную систе­му двух первых позвонков (рис.3, Г – Е). Представители группы размножались в воде, но уходили по суше дальше амфибий, питались наземными животными, а затем и рас­тениями. Эта группа получила название котилозавров [6]. В дальнейшем от них произошли рептилии и млекопитаю­щие.

Рептилии приобрели свойства, позволившие им оконча­тельно порвать связь с водной средой. Внутреннее оплодо­творение и накопление желтка в яйцеклетке сделали воз­можным размножение на суше. Ороговение кожи и более сложное строение почки способствовали резкому уменьшению потерь воды организмом и широкому расселению. Грудная клетка обеспечила более эффективный тип дыха­ния – всасывающий. Отсутствие конкуренции вызвало широкое распространение рептилий по суше и возвращение ча­сти их в водную среду.