Пути эволюции животных
Царство животных не менее разнообразно, чем царство растение а по числу видов животные превосходят растения. Описано около 1 500 000 видов животных (из них около 1 200 000 видов — членистоногих, 80 000 — моллюсков, 40 000 — хордовых животных).
Начало царства животных в ископаемых остатках не прослеживается. Первые достоверные остатки животных находят в морских отложениях протерозоя, возраст которых превышает 800 млн. лет. Первые многоклеточные животные представлены сразу несколькими типами: губки, кишечнополостные, плеченогие, членистоногие.
В морях кембрийского периода (500—570 млн. лет назад) уже существовали все основные типы животных (кроме хордовых). Облик фауны определяли многочисленные примитивные ракообразные (очень похожие «а современных мечехвостов), губки, кораллы, иглокожие, разнообразные моллюски, плеченогие, трилобиты (28). После кембрия эволюция животных характеризовалась лишь специализацией и совершенством основных типов. Исключение составляют позвоночные, первые остатки которых обнаружены в ордовике (около 450 млн. лет назад). Это были так называемые щитковые — существа, отдаленно сходные с современными круглоротыми (миноги, миксины), но покрытые со спинной стороны мощно развитыми костными пластинами. Предполагают, что они защищали первых позвоночных от огромных хищных ракообразных водных скорпионов.
В теплых и мелководных морях ордовика обитали многочисленные кораллы, значительного развития достигали головоногие моллюски — существа, похожие на современных кальмаров, длиной в несколько метров.
Силурийский период (начало около 440 млн. лет назад) ознаменовался важными событиями не только для растений (см. выше), но и для животных. Появились животные, дышащие воздухом. Первыми обитателями суши были паукообразные, близкие по строению к современным скорпионам. Тем временем в водоемах происходило бурное развитие разнообразных низших позвоночных, и прежде всего панцирных рыб. Предполагается, что первые позвоночные возникли в мелководных пресных водоемах. Постепенно, в течение девона, эти пресноводные формы завоевывают моря и океаны. В девоне же возникают двоякодышащие, кистеперые и лучеперые рыбы. Все они были приспособлены к дыханию в воде, но и обладали легкими. До наших дней дожили некоторые виды двоякодышащих (29), лучеперые дали начало современным костистым рыбам, а кистеперые — первичным земноводным (стегоцефалам). Стегоцефалы появились в верхнем девоне; примерно в это же время возникает другая чрезвычайно прогрессивная группа животных — насекомые.
В развитии линий позвоночных и беспозвоночных проявились две совершенно разные тенденции в решении одних и тех же задач. Переход в воздушную среду из водной потребовал укрепления основных несущих органов и всего тела в целом. У позвоно1-ных роль каркаса играет внутренний скелет, у высших форм беспозвоночных — насекомых — наружный скелет. Развитие в среде, требовавшей все более сложных поведенческих реакций, решалось в этих двух ветвях древа жизни двумя принципиально разными способами. У насекомых чрезвычайно сложная нервная система, с разбросанными по всему телу огромными и относительно самостоятельными нервными центрами, преобладание врожденных реакций над приобретенными. У позвоночных — развитие огромного головного мозга и преобладание условных рефлексов над безусловными.
В каменноугольном периоде появляются первые пресмыкающиеся, что определило начало активного завоевания суши позвоночными. Рептилии, благодаря сухим прочным покровам, яйцам, покрытым твердой скорлупой и не боящихся высыхания, были мало связаны с водоемами. В этом периоде возникают и достигают значительного развития такие древнейшие группы насекомых, как стрекозы и тараканы.
В следующем — пермском - периоде (начало около 285 млн. лет назад) начинают исчезать стегоцефалы и широко распространяются различные рептилии. От примитивных рептилий из группы цельночерепных в это время развивается ветвь пеликозавров, приведшая несколько позже — через терапсид — к возникновению млекопитающих.
В конце палеозоя (около 250 млн. лет назад) происходит значительное иссушение климата. Поэтому бурное развитие претерпевают разнообразные рептилии; до наших дней из триасовых рептилий дожили гаттерия и черепахи. Некоторые рептилии становятся хищными, другие — травоядными, третьи — вторично возвращаются в водную среду (30), обеспечивающую им пищу в виде многочисленных форм костистых рыб и головоногих моллюсков. Однако особенно сильного развития достигают морские рептилии в юре (ихтиозавры, плезиозавры). Тогда же пресмыкающиеся осваивают и воздушную среду — возникают птеродактли, видимо, охотившиеся на многочисленных и крупных насекомых. В юрском же периоде от одной из ветвей рептилий возникают птицы; первые птицы причудливо сочетали признаки рептилий и птиц.
В меловом периоде (начало—137 млн. лет назад) продолжается специализация рептилий: возникают гигантские растительноядные динозавры, встречаются летающие ящеры с размахом крыльев до 20 м. Знаменательные события происходят и в мире насекомых — начинается активная параллельная эволюция энтомофильных растений и насекомых-—опылителей. Здесь происходит процесс вымирания аммонитов, белемнитов, морских ящеров. В связи с сокращением пространств, занятых богатой прибрежной растительностью, вымирают растительноядные динозавры, а следом — и охотившиеся на них хищные динозавры. Лишь в тропическом поясе сохраняются крупные рептилии (крокодилы). В условиях похолодания исключительные преимущества получают теплокровные животные-—птицы и млекопитающие, которые пышно расцветают в следующем периоде — кайнозое.
Кайнозой (начало — 67 млн. лет назад) время расцвета насекомых, птиц и млекопитающих. В самом начале кайнозоя — неогене и палеогене — возникают плацентарные млекопитающие. В палеоцене и эоцене от насекомоядных происходят первые хищные. В это же время или несколько позже первые млекопитающие начинают завоевывать море (китообразные ластоногие, сиреновые). От древних хищных происходят копытные, от насекомоядных обособляется отряд приматов. К концу неогена и палеогена встречаются уже все современные семейства млекопитающих, на обширных открытых пространствах саванн Африки появляются многочисленные формы обезьян, многие из которых переходят к прямохождению. Одна из групп таких обезьян — австралопитеки, жившие около 10—2 млн. лет назад, дали начало ветви, ведущей к роду Человек.
В кайнозое особенно четко проявляются тенденции в развитии самых прогрессивных ветвей древа жизни животных, ведущих к возникновению стайного, стадного образа жизни (что является ступенькой к возникновению более высокой и комплексной, чем биологическая, — социальной — формы движения материи). И здесь наблюдается ряд принципиально разных решений, найденных в ходе эволюции.
У общественных насекомых (муравьи, пчелы, термиты) возникновение социабильности связано со все большей потерей индивидуальности; у позвоночных (млекопитающие), напротив, возникновение общества приводит к наибольшему раскрытию уникальных индивидуальных черт, присущих особи.
В последнем, четвертичном или антропогеновом, периоде кайнозоя, который продолжается на протяжении последних трех миллионов лет, наблюдались резкие изменения климата нашей планеты, в основном связанные с постепенным похолоданием. На этом общем фоне неоднократно повторялись фазы особенно резкого похолодания при которых в средних широтах Северного полушария возникали значительные оледенения суши.
Максимального распространения материковые оледенения достигали во время среднего плейстоцена — около 250 тыс. лет назад. В это время площадь ледников на Земле увеличивалась примерно втрое сравнительно с современной и материковые льды достигали широт Волгограда на Восточно-Европейской равнине и Оклахомы на Великих равнинах Северной Америки. Под воздействием таких огромных массивов льдов резко изменялась циркуляция атмосферы, и возникал своеобразный ландшафт, сочетавший признаки тундры и степи при резком сужении лесной зоны умеренного пояса. «Ледниковая» фауна в эти периоды распространялась далеко на юг. Так, например, на Северном Кавказе и в Крыму встречались мамонты, шерстистые носороги, овцебыки, северные олени, песцы, лемминги, полярные куропатки. Эти видь соседствовали с большерогими оленями, бизонами, антилопами.
В ледниковые периоды увлажнялись зоны пустынь и полупустынь тропического и субтропического поясов (в Сахаре, например, обитали в такие периоды крокодилы и бегемоты).
Во время межледниковых периодов климат становился близким к современному (иногда и теплее), и восстанавливалась современная зональность. На территории Европейской части СССР в плейстоцене насчитывается по крайней мере пять таких ледниковых периодов.
Огромное значение для эволюции современной фауны имело то обстоятельство, что одновременно с наступлением ледниковых периодов происходили значительные колебания уровня Мирового океана: в разные периоды этот уровень понижался на 85—120 м сравнительно с современным (в результате расходования массы воды на образование ледников). При таких колебаниях уровня океана обнажалась большая часть материковой отмели Северной Америки и Северной Евразии. Это в свою очередь вело к появлению сухопутных «мостов» типа Берингийской суши (см. 8), соединявшей Северную Америку и Северную Евразию, соединению Британских островов с европейским материком и т. п. По таким «мостам» происходил широкий обмен видами, приведший к формированию современной, хорошо известной нам фауны материков. Изменения климата и колебания уровня Мирового океана происходили и в самом конце четвертичного периода — в голоцене, длящемся последние 10 тыс. лет. Так, например, в Европе 5—6 тыс. лет назад климат был заметно теплее современного. Однако эти изменения климата уже не играли столь значительной роли в изменении видового состава животного мира, какую стал играть Человек, не только уничтоживший многие виды животных и растений (по некоторым подсчетам человек к середине XX в. уничтожил более 200 видов животных), но и создающий новых домашних животных, и ставящий сейчас грандиозную задачу управления эволюционным процессом (подробнее см. часть V).
В четвертичном периоде вымерли многие виды млекопитающих: мамонт, саблезубый тигр, шерстистый носорог, гигантский наземный ленивец и др.
В эволюции животных можно наметить несколько магистральных направлений развития.
1. Возникновение многоклеточное™ и все большее дифференцирование всех систем органов.
2. Возникновение твердого скелета (наружного — у членистоногих, внутреннего — у позвоночных).
3. Развитие центральной нервной системы. Два принципиально разных и чрезвычайно эффективных эволюционных «решения»: у позвоночных развитие головного мозга, основанного на обучении и условных рефлексах; у насекомых — развитие нервной системы, связанной с наследственным закреплением любого типа реакций по типу инстинктов.
s Развитие социальности в ряде ветвей древа животных, с разных сторон подходящих к рубежу, отделяющему биологическую форму движения материи от социальной формы движения. Перешагнуть этот рубеж смогла лишь одна ветвь приматов—род Человек.