Данные палеонтологии
Смена фаун и флор в последовательных геологических эпохах издавна наводила ученых на мысль о возможном происхождении более молодых групп от более древних: земноводных - от рыб, пресмыкающихся — от земноводных, млекопитающих — от пресмыкающихся и т. д.
В последние десятилетия в изучении ископаемых остатков достигнуты большие успехи. Методы растворения окружающей породы позволяют восстанавливать даже очень тонкое строение вымерших микроскопических организмов. Применение современных палеомагнитных, палеохимических, радиоавтографических и других методов исследования позволяет выяснить такие особенности прошлых климатов и условий существования, как, например, соленость того или иного участка океана, температура воды, с точностью датировать изучаемые остатки. Проведение все более широких геологических и палеонтологических исследований дает исследователям все возрастающее число ископаемых форм. Все это существенно уменьшает «неполноту геологической летописи», хотя конечно, не ликвидирует ее полностью.
Палеонтологические доказательства эволюции являются едва ли не самыми убедительными документами протекания эволюционного процесса крупного масштаба. Рассмотрим более подробно главнейшие палеонтологические доказательства эволюции: ископаемые промежуточные формы, филогенетические ряды и последовательность ископаемых форм.
Ископаемые переходные формы. Переходные формы в палеонтологии — формы организмов, сочетающие признаки более древних и более молодых групп. Поиски и детальные описания таких форм являются важными методами восстановления филогенеза отдельных групп.
Ярким представителем переходных форм является ископаемая кистеперая рыба Eusthenopteron, позволяющая связать рыб с наземными позвоночными. Наиболее древние наземные позвоночные из группы стегоцефалов также сохраняют некоторые рыбообразные черты.
Переходными формами от рептилий к птицам являются юрские первоптицы (Археоптерикс) с длинным, как у рептилии, хвостом, несросшимися позвонками и брюшными ребрами, развитыми зубами. Но это были уже настоящие птицы: тело покрыто хорошо развитыми перьями, передние конечности превращены в типичные крылья. Последний из рассматриваемых в этой связи примеров — звероподобная рептилия Lycaenops из группы терапсидных. Развитие большой зубной кости (os dentale), вторичного костного неба, типичная для млекопитающих дифференцировка зубов на клыки, резцы и зарезцовые зубы, как и многие другие черты, делали общий облик этого животного чрезвычайно похожим на хищных млекопитающих. Но по ряду основных черт строения и образу жизни это были настоящие рептилии.
В литературе описаны и многие другие ископаемые переходные формы не только крупных (типов, отрядов, -классов), но и более мелких (отряды, семейства) групп животного и растительного мира. Изучение переходных форм — важный метод изучения эволюционного процесса.
Филогенетические ряды. Филогенетический ряд — ряд ископаемых форм, последовательно связанных друг с другом в процессе эволюции. По числу найденных промежуточных звеньев такой ряд форм может быть более или менее подробным, но во всех случаях это должен быть именно ряд форм, близких не только основными, но и частными деталями строения и несомненно генеалогически связанных друг с другом в процессе эволюции.
Такие ряды ископаемых предков особенно интересно анализировать с эволюционной точки зрения в отношении современных форм: доступность для глубокого анализа заключительного, современного нам звена цепи позволяет глубже понять особенности развития всего эволюционного ряда. К настоящему времени известно довольно много филогенетических рядов. Рассмотрим в качестве примеров филогенетического ряда лошадей, носорогов и слонов. Анализ эволюционного ряда лошадей начат еще в выдающихся исследованиях основателя эволюционной палеонтологии — В. О. Ковалевского (1842—1883).
На примере анализа ствола лошадиных видна постепенность процесса эволюции, как сменяющие друг друга ископаемые формы приобретали все большее сходство с современными. При сравнении эоценового Эогиппуса с современной лощадью, трудно убедительно доказать их филогенетическую связь. Наличие многих последовательно сменяющих друг друга форм на обширных пространствах ряда континентов (эволюция лошадей происходила в основном в Северной Америке и Евразии, хотя некоторые формы проникли и в Южную Америку) позволило построить филогенетический ряд с высокой степенью достоверности. На этом же примере видно, что, строго говоря, речь идет не просто о ряде форм, а о более сложных пространственно-временных отношениях групп. Развитие таких, сменяющих друг друга пучков, или вееров, форм, чрезвычайно характерно для отдельных стволов любых групп в, процессе эволюции.
Последовательность ископаемых форм. Филогенетические ряды конструируются на основании анализа отдельных разрозненных находок, относящихся к разным территориям. При этом всегда остается вероятным, что какие-то формы, жившие в прошлом, выпадают из-за отсутствия достаточно представительного материала. Однако современная палеонтология дает еще одно неопровержимое документальное свидетельство эволюционных процессов, протекавших в отдельных группах.
При определенных благоприятных условиях сохраняются в ископаемом состоянии в одном и том же месте все вымершие формы группы. При послойном анализе таких отложений можно получить истинную последовательность возникновения и изменения форм в эволюции. Приведены сводные данные по анализу нескольких таких отложений, найденных в одном месте и отражающих ход эволюции на протяжении нескольких миллионов лет. Как видно, форма и размеры раковины, особенности скульптуры поверхности резко меняются в отдельных рядах.
При анализе последовательности ископаемых форм возникает возможность определить реальную скорость протекания эволюционного процесса. По поводу рядов, ископаемых моллюсков И. И. Шмальгаузен (1898—1963) писал:
«Вряд ли возможны еще более объективные доказательства существования эволюции»
Как бы ни были убедительны палеонтологические доказательства эволюции, они одни без изучения современных форм не могут дать достаточно полной общей картины процесса эволюции конкретной группы. Этому препятствуют сохранение в ископаемом состоянии остатков лишь очень незначительного числа особей исчезнувших видов, и получение данных лишь по некоторым, очень ограниченным в числе органам и структурам, и, наконец, принципнальные трудности исследования факторов эволюции на ископаемом материале. Все эти трудности снимаются при изучении современных форм организмов.