Ce era viața pe Pământ acum milioane de ani?

2024 Autor: Seth Attwood | [email protected]. Modificat ultima dată: 2023-12-16 16:15

O creștere bruscă a numărului de specii biologice, numită „explozia cambriană”, a deschis Fanerozoicul - eonul „vieții explicite”. Cu toate acestea, viața „secretă” din epoca precedentă a fost și ea foarte diversă, dând naștere, printre altele, la forme gigantice. Descoperirea secretelor acestei faune incredibil de antice a fost posibilă prin descoperirile făcute în Rusia.

Primele urme de creaturi multicelulare macroscopice cu corp moale, care ar putea fi atribuite cu atenție Precambrianului, au fost găsite în anii 1860 în regiunea Newfoundland. În secolul al XX-lea, s-au făcut descoperiri semnificative în Namibia și Australia. Pe teritoriul țării noastre au fost găsite fosile separate în miezul extras din fântâni (Ucraina, Crimeea, Ural).

Erau amprente mici care semănau fie cu discuri, fie cu prăjituri, care nici măcar nu erau imediat recunoscute ca amprente ale ființelor vii: unii credeau că vorbim despre urme ale proceselor geologice. Problema a fost că inițial nu a fost posibil să se determine în mod fiabil vârsta stâncii, iar unii cercetători au atribuit descoperirile cambrianului, sillurianului sau ordovicianului.

Certitudinea a apărut abia în 1957, când amprentele unei creaturi numite charnia găsite în Marea Britanie au fost datate fără echivoc din epoca precambriană.

Este interesant nu numai faptul însuși al descoperirii rămășițelor unui grup mare de animale precambriene, ci și faptul că aspectul și structura lor s-au dovedit a fi extrem de neobișnuite, de parcă ar fi vorbit despre viața extraterestră. Dar această viață, numită biota Vendian, sau Ediacaran, a devenit prima apariție în masă a organismelor multicelulare din înregistrarea fosilelor, locuind oceanul cu mai bine de 600 de milioane de ani în urmă.

Istoria celei mai extinse și unice locații de urme ale faunei Vendian a început în 1972, când studentul-stagiar AV Stepanov a găsit mai multe urme de organisme pe peninsula Onega la gura râului Syuzma (regiunea Arkhangelsk) și a livrat descoperirea către Institutul Geologic al ANSSSR.

Un angajat al institutului, profesorul B. M. Keller, a examinat amprentele și a remarcat asemănarea acestora cu amprentele faunei precambriene din Namibia. Curând, o expediție a fost trimisă pe țărmurile Mării Albe, lângă tufișurile Syuzma. Nu a fost posibil să se găsească nimic la locul descoperirilor făcute de student, însă, la aproximativ cinci kilometri în sus de râu, expediția a întâlnit un afloriment pe un mal abrupt.

Noi amprente au fost găsite pe blocuri de gresie proeminente. În anul următor, la „zidul” abrupt de 15 metri al descoperitorilor, a fost înlocuită o nouă expediție, care a inclus pe N. M. Chumakov și autorul acestor rânduri.

Minciuna si târâind

Tot ceea ce știm despre fauna vendiană a ajuns la noi sub formă de reliefuri subțiri pe suprafața gresiei. Există atât reprezentări negative, cât și pozitive ale acestor ființe.

Wend era tărâmul simetriei cu trei fascicule. Tribrachidium este un exemplu clasic al unei astfel de creaturi (foto de mai jos). În absența inamicilor naturali (reprezentanții faunei vendiene nu se mâncau între ei), tribrahidiumul s-a întins liniștit la fund și, pentru a nu rata microparticulele nutritive aduse de curent din diferite părți, a căpătat trei deschideri bucale. Apoi, prin cele trei ramuri ale intestinului, mâncarea a intrat în organism.

Un alt tip de animale în Vendian a constat din organisme cu o structură bilaterală, cu toate acestea, spre deosebire de animalele ulterioare, cum ar fi trilobiții, părțile din dreapta și din stânga corpului creaturilor vendiene nu aveau o simetrie perfectă.

Ele au fost caracterizate prin așa-numita simetrie a reflexiei de pășunat, atunci când „razele” opuse sunt plasate una față de cealaltă într-un model de „tablă de șah”. Fotografia de jos arată o imprimare a animalului Dickinsonia. La unele organisme de acest tip, de exemplu, la Andiva, cefalizarea este clar vizibilă - izolarea regiunii capului, probabil cu celule sensibile.

Protejat de gheață și cretă

Faleza de pe malul râului a devenit pentru noi o fereastră către trecutul inimaginabil de îndepărtat. Am venit acolo de câțiva ani la rând și în fiecare an ne dădeam noi descoperiri. În primăvară, gheața care se topește a smuls de pe coastă noi plăci de nisip cu amprente ale erei vendiene. Toate acestea au fost pentru prima dată în Rusia - într-o asemenea cantitate, într-o asemenea complexitate și într-o asemenea varietate.

Se părea că, după un succes științific incredibil, era greu de așteptat la ceva mai mult. Dar totuși am decis să ne uităm în jur: Marea Albă este mare - deodată vor apărea noi locații promițătoare pe țărmurile ei. Alegerea a căzut pe Munții de iarnă, aflați la aproximativ 200 km de traseul maritim de la Syuzma. Aici, afloririle nu erau o bucată dintr-un mal de râu de 10-15 m înălțime, ci depozite de straturi de argilă și gresie cu o grosime aparentă de aproximativ 120 m care ieșeau la suprafață. Au intrat în adâncurile pământului pentru încă 700 de metri. m.

Epoca în care trăim este caracterizată de un nivel neobișnuit de scăzut al oceanului: o mare cantitate de apă este legată de calotele polare. În vremuri mai calde și mai lungi, era atât de multă apă încât nu exista pământ între mările Albe și Negre actuale.

Salutări din partea strămoșilor

Una dintre cele mai promițătoare ipoteze se referă la un animal vendian numit Ausia fenestrata - doar 2 amprente au provenit de pe malul Mării Albe (în Namibia au fost găsite încă două amprente similare).

Fenestrata înseamnă „fenestrat”, și, într-adevăr, conform amprentelor, aspectul acestui animal a fost restabilit inițial ca un fel de pungă, a cărei suprafață este presărată cu găuri mari. Arăta ca un burete, dar dimensiunea găurilor nu era foarte în concordanță cu această ipoteză. Mai târziu, a venit un alt gând: ce se întâmplă dacă amprenta nu și-ar păstra aspectul complet al animalului, ci doar o parte a acestuia? Sacul cu „ferestre” semăna izbitor cu coșul branhial de cordate asemănător cu ascidie, aparținând tipului tunicata (tunicate).

La Tunicats, coșul este în interior, acoperit cu o coajă asemănătoare unei tunici, constând dintr-o substanță asemănătoare celulozei. Ascidienii sunt înrudiți cu lancelete - animale cordate primitive care se găsesc la baza arborelui tuturor vertebratelor, inclusiv, desigur, a oamenilor.

Astfel, dacă ipoteza privind înrudirea Ausia fenestrata cu tunicații este corectă, aceasta înseamnă că în sedimentele în vârstă de 550 Ma am bâjbâit o ramură evolutivă care merge de la fauna vendiană la om.

Și acum 25.000 de ani Câmpia Rusă a fost acoperită cu gheață până la latitudinea Kievului - era o masă uriașă care îngheța constant de sus. Și scoarța pământului a început să se îndoaie sub greutatea gheții. Când gheața a plecat, a început procesul opus: ca și cum ar fi „arborât”, scoarța a început să se umfle în sus, ridicând fundul oceanelor antice spre cer.

Munții de iarnă, la care am ajuns, cresc încă în sus, ridicând din ce în ce mai sus straturi de lut și nisip care odată s-au acumulat la fund. Și iată ce este interesant: în unele locuri, straturile de aproape un kilometru ale acestor depozite sunt străpunse de țevi de kimberlit - orificii prin care magma a scăpat la suprafață.

Aceste orificii sunt umplute cu materie antică parțial retopită, parțial alterată. Și în el, destul de ciudat, sunt blocuri de calcar, care nu se află în cartier. Și în blocuri - fosile cu fauna cambriană și ordoviciană. De unde vin toate astea?

Răspunsul s-a dovedit a fi simplu: peste straturile argilo-nisipoase, de-a lungul a milioane de ani, s-au acumulat alte sedimente din oceanele de mai târziu, dar toate aceste sedimente au fost ulterior consumate, păstrând fragmente individuale ale fundului calcaros în conducte de kimberlit. Bucăți de calcar au căzut acolo după ce au fost aruncați în sus de o explozie vulcanică. După ce a distrus sedimentele de fund ale mărilor Cambrian și Ordovician, natura ne-a scos la iveală sedimentele oceanului Precambrian.

Mai mult decât atât, datorită faptului că aceste depozite au fost acoperite de alte roci de milioane de ani, straturile străvechi în care alternează argila și gresie sunt foarte proaspete: argilele nu și-au pierdut elasticitatea, nu există urme de deformații puternice și, prin urmare, Munții de iarnă au ajuns să fie o locație unică, cu amprente subțiri și clare ale faunei vendiene.

Ascidia și „coșul” ei

Rabla ca instrument de cunoaștere

Când am început să cercetăm biota vendiană (apropo, termenul „Vendian” a fost propus în 1952 de academicianul BS Sokolov), aveam doar câteva mostre de amprente ale acestor animale misterioase. Astăzi, datorită expedițiilor în Munții de Iarnă, care nu s-au oprit nici măcar în anii 1990, în Rusia a fost strânsă o colecție de aproximativ 10.000 de mostre, iar prioritatea în descrierea acestora aparține paleontologilor ruși.

Aceasta este o colecție de importanță mondială, care include, în special, exemplare ale acelor animale, ale căror amprente au fost găsite și în Newfoundland, Urali, Australia și Namibia.

Cum funcționează căutarea amprentei? La înălțimea stâncii, iese în afară o lespede de gresie. Nu este clar dacă există ceva pe el sau nu. Pentru a afla, este necesar să îndepărtați câteva tone de sedimente cu ranguri și lopeți și să eliberați o parte din suprafața plăcii. Apoi placa este despicată și bucată cu bucată este coborâtă în jos.

Blocurile grele de gresie trebuie târâte pe spate. Mai jos, pe mal, fragmente din lespede sunt numerotate și adunate. Apoi o răstoarnă. Amprentele, dacă există, sunt pe partea plăcii care era orientată în jos. Dar încă nu pot fi văzute, deoarece gresia este acoperită cu lut.

Acum trebuie să spălați argila cu o perie și să apăs cu mare atenție și să găsiți imprimeurile dorite. Descoperirile trebuie fotografiate în razele soarelui care apune, pentru ca relieful să apară mai bine la lumină slabă. Deja din această nuvelă, este clar că extragerea probelor este o muncă grea din punct de vedere fizic. Dar condițiile dure ale expedițiilor compensează entuziasmul nebunesc al descoperitorilor care au avut șansa să se uite în pagina misterioasă a istoriei vieții pe Pământ.

Într-o lume a neevidenții

Paleontologii care lucrează cu fauna fanerozoică se ocupă adesea de fosile reale - scoici, scoici, dinți, oase, ouă fosilizate. Fauna vendiană s-a născut înainte de era biomineralizării active inerente Cambrianului.

Cele mai multe dintre aceste creaturi ciudate nu aveau schelete, nici cochilii dure, nici cochilii dure. Corpurile lor erau moi, adesea asemănătoare unei meduze, și puține specii se lăudau cu un scut dorsal subțire ca hârtie sau cu o teacă tubulară chitinoasă.

Așadar, tot ceea ce se ocupă specialiștii în faună vendiană sunt reliefuri pe nisipul cimentat, care odată învăluia corpul gelatinos, care a dispărut aproape fără urmă. De aici și dificultatea incredibilă în interpretarea acestor piese. Iată doar câteva exemple.

Unul dintre tipurile caracteristice de imprimeuri sunt așa-numitele discuri cu dinți radiali. Inițial, au fost interpretate ca urme de organisme asemănătoare meduzei, care au primit denumiri corespunzătoare, cum ar fi „ciclomedusa”. Se presupunea că aceste meduze nu înotau liber, ci stăteau constant pe fund (ca unele specii moderne).

Această interpretare a predominat până când în apropierea discurilor au început să găsească amprente ale unor creaturi asemănătoare unei pene, după care s-a desenat o cu totul altă imagine: „ciclomedusa” sunt doar urme ale așa-numitelor discuri de atașament. Organismul s-a dezvoltat în felul următor: larva s-a scufundat în fund, a crescut baza, care a fost acoperită treptat cu nisip.

Și deja de la bază a crescut o tulpină cu ramuri laterale, cu ajutorul cărora animalul se hrănea. Când creatura a murit, amprenta discului rămânea mai des decât amprenta tulpinii, deși aceasta din urmă putea atinge dimensiuni ciclopice pentru fauna primitivă - până la 3 m înălțime cu un diametru al discului de aproximativ 1 m.

Un alt exemplu de manual este Dickinsonia. Amprentele lăsate de această creatură seamănă cu frunzele plantelor cu nervuri. Deci poate aceasta este planta? Sau o ciupercă? Sau altceva? Dacă acesta este un animal, atunci unde se deschide gura și unde este analul? Autorul acestor rânduri a apărat ipoteza că vorbim despre un reprezentant al faunei, dar timp de aproximativ două decenii a trebuit să rezist neînțelegerii din partea multor colegi.

Unul dintre argumentele mele principale s-a rezumat la faptul că amprenta, pe care avem tendința să o luăm pentru urma întregului animal, este de fapt formată doar dintr-o înveliș subțire, asemănătoare hârtiei, prin care elementele structurii interne „strălucesc prin . În același timp, există mai multe imprimeuri, care arată în mod clar că ceva ca un halou, asemănător cu o amprentă de țesut moale, se extinde dincolo de zona cu nervuri.

Cu toate acestea, a fost posibil să se dovedească în sfârșit că Dickinsonia aparține animalelor doar atunci când au fost găsite și studiate urmele târârii acestor creaturi. Urmele burticii în mișcare sunt mai neclare. Dacă la sfârșitul căii Dickinsonia a murit, urma cochiliei este complet diferită - clară. Astfel, acesta este un animal: s-a deplasat independent, aparent absorbind hrana din fund sub formă de bacterii pe suprafața abdomenului său.

Ciudități fractale și de simetrie

Unul dintre primele exemplare ale faunei vendiene descrise de oamenii de știință domestici a fost Vendia. Amprenta a fost găsită într-un miez dintr-o fântână din regiunea Arhangelsk. Animalul avea o structură corporală bilaterală, cu două fețe, cu o segmentare evidentă, ceea ce a făcut posibil chiar să se numească această creatură „trilobit gol” (trilobiții adevărați au apărut, după cum se știe, în Cambrian).

Dar chiar și atunci, B. M. Keller a observat că părțile din stânga și din dreapta ale segmentelor nu sunt opuse una cu cealaltă, ci, parcă, într-un model de șah. Acest fenomen, pe care l-am numit „simetrie a reflexiei de pășunat”, s-a dovedit a fi foarte comun printre animalele vendiene, ceea ce este un alt mister, deoarece nu se observă nimic de acest fel în Cambrian.

Aparent, o astfel de simetrie ciudată a creaturilor bilaterale este asociată cu unele particularități ale creșterii și dezvoltării organismului - poate a existat o așa-numită creștere în spirală, caracteristică, de exemplu, plantelor și constând în divizarea alternativă a unuia sau altuia. de celule.

La rankomorfi - organisme asemănătoare penelor de tip ciclomedusa (au fost discutate mai sus) - se observă nu numai simetria reflexiei privitoare, ci și fractalitatea structurii. Tuburile se extind de la tulpina principală, care apoi se ramifică în același mod, iar ramurile noi se ramifică din nou.

Charnia este una dintre formele de mult cunoscute ale faunei vendiene. Aparține așa-numitelor organisme asemănătoare penelor și este, cel mai probabil, un animal care a dus un stil de viață atașat. Charnia, precum și alte forme similare, semănau în aspectul lor cu tufe de ferigă care creșteau de pe fundul mării.

Ramificația vaselor care se extinde din tulpina principală avea o structură fractală, care este una dintre trăsăturile caracteristice ale faunei vendiene. Au existat și creaturi tubulare în Vendian, în mod similar „ținându-se” de fund.

În plus față de creaturile bilaterale cu simetrie de reflexie alunecare, organisme interesante cu simetrie cu trei fascicule sunt remarcate în Vendian, care este, de asemenea, atipic pentru erele ulterioare. Acestea includ, de exemplu, tribrahidiumul, a cărui amprentă seamănă cu o svastică cu trei raze înscrisă într-un cerc (cel mai probabil, acestea sunt urme ale canalelor sistemului digestiv care duc la cele trei deschideri ale gurii).

Aceasta include și ventogiruse - acestea sunt creaturi ovoide cu un sistem complex de cavități interne bazate pe trei camere.

Frig pentru giganți

Cu cât ne aduce mai multe date despre diversitatea faunei vendiene înregistrarea fosilă, cu atât mai acută este întrebarea despre locul biotei vendiene pe arborele evolutiv. Cine au fost strămoșii acestei uimitoare vieți acvatice și îi puteți găsi descendenții printre animalele epocilor ulterioare?

Evident, organismele vendiene nu au fost primele animale multicelulare. În Parcul Național Glaciar din Montana (SUA) și în Australia, au fost găsite lanțuri de amprente de creaturi multicelulare care au trăit acum 1600-1200 de milioane de ani. Se crede că amprentele, care arată ca un colier de mărgele mici, provin de la un animal marin colonial de tip polip hidroid.

Această viață este cu un miliard de ani mai veche decât cea vendiană, dar… nu au fost găsite încă alte urme pre-vendiene de organisme multicelulare, în special forme ancestrale. Acest lucru face pe cineva să se creadă că, poate, apariția multicelularității la animale nu a fost un salt evolutiv o singură dată, ci un fel de strategie. De exemplu, chiar și astăzi există niște protozoare flagelate, care fie trăiesc ca organisme unicelulare separate, fie se adună în colonii care acționează ca un singur organism. Dacă buretele este frecat în celule individuale pe o sită, celulele se pot reuni din nou.

S-au efectuat chiar și experimente în timpul cărora, atunci când parametrii mediului (temperatura, salinitatea) s-au modificat, celulele embrionului unui organism multicelular s-au dezintegrat, devenind unicelulare. Deci, este posibil să nu existe o linie continuă de organisme multicelulare de la „mărgele” din Montana până la fauna Vendiană, dar generații de forme unicelulare pot fi între ele.

Gigantismul vendian își găsește probabil explicația în condițiile naturale speciale ale acelui mediu și ale acelei epoci. Cert este că cele mai bogate localități ale acestei faune se găsesc acolo unde pe fund nu s-au acumulat carbonați. Și aceasta este o proprietate a bazinelor cu apă rece - în ele principalele sedimente sunt nămoluri, argilă și nisip.

Apa rece conține mai mult oxigen, se amestecă constant, ridicând substanțele organice nutritive din partea de jos. Animalele vendiene nu s-au mâncat între ele - au absorbit microparticule din apă sau din fund, ceea ce le-a oferit o viață lungă și capacitatea de a se dezvolta în forme mari.

Cu toate acestea, cel mai probabil, încălzirea planetei și reducerea numărului de mări reci au cauzat dispariția faunei vendiene. În Cambrian, vedem o viață complet diferită - în special, adaptată să trăiască în apă cu un conținut mai scăzut de oxigen. Dar procesul de biomineralizare a început în mod activ, iar animalele au început să dobândească schelete, cochilii și cochilii puternice.

Întrebarea dacă există astăzi descendenți ai faunei Vendian printre animalele cambriene ar trebui să primească un răspuns pozitiv, deși rămâne subiectul unor discuții științifice aprinse. În special, acești descendenți îi găsim printre moluște, artropode, celenterate. Există multe clase dispărute de animale care au trăit în Cambrian, dar au rădăcini în Vendian.