Михаил Камшилов - Эволюция биосферы

• Название: Эволюция биосферы
• Автор: Михаил Камшилов
• Издательство: Наука
• Жанр: Экология
• Год: 1979

Книга доктора биологических наук М. М. Камшилова посвящена проблеме эволюции биосферы. В ней рассматриваются такие вопросы, как происхождение биосферы, ее организация, факторы и закономерности эволюции. Особое внимание уделено влиянию человека на атмосферу. Приведены обширные фактические данные по палеонтологии, биоценологии, генетике и молекулярной биологии.

---

И. О. Солнцева в лаборатории, руководимой автором этой книги, показала, что розовые дрожжи сильно различаются по чувствительности к коротковолновому ультрафиолетовому облучению дозой 6,5×104 эрг/мм. Наиболее устойчивые превосходят самые чувствительные по резистентности к этому фактору почти в 300 раз. В лаборатории также исследовалась устойчивость различных организмов к фенолу. По данным В. А. Алексеева, изучившего чувствительность к фенолу 64 видов насекомых и паукообразных, наиболее чувствительны личинки ручейников и поденок. Максимально переносимая концентрация (МПК) фенола от 0,5 до 50 мг/л. Самыми устойчивыми оказались клещи, жуки и их личинки — МПК до 2000 мг/л. Среди водорослей, по данным В. Я. Костяева, наиболее стойки к фенолу зеленые протококковые водоросли. Торможение роста у них отмечалось при концентрации фенола 50—55 мг/л, а полное его подавление — при 550—600 мг/л; у диатомей размножение прекращалось при 200, а у синезеленых водорослей — при 100 мг/л. Эти материалы показывают, что при каждом изменении внешних условий неизбежна переоценка ценностей; вымирание одних видов, выживание и развитие других.

Пермь — последний период палеозоя. С триаса, получившего название от цифры «три» — по числу отложений, найденных поверх пермских отложений в Южной Германии, начинается эра средней жизни, или мезозой.

Для триаса характерно относительное спокойствие земной коры. Лишь в середине периода произошла большая регрессия моря, сменившаяся в его конце трансгрессией. На суше развивались голосеменные растения. В море древние плеченогие уступили место моллюскам, интенсивно развивались аммониты, появились белемниты, десятиногие раки. Среди позвоночных возникли настоящие костистые рыбы. Наиболее характерная особенность триаса — буквально взрывное развитие пресмыкающихся. Это время динозавров, гаттерий, черепах, крокодилов, ихтиозавров и других представителей рептилий. В конце триаса, видимо, появились первые настоящие млекопитающие.

Следующий период — юра, названный по имени Юрских гор на границе Франции и Швейцарии, отличался относительно мягким климатом. Наряду с папоротниками, хвойными, похожими на пальмы саговниками и гинкговыми деревьями началось развитие покрытосеменных растений. «Семя как совершенный орган зародышевой жизни, как возможность развивать и сохранять зародыши от разрушительных климатических влияний дало растениям возможность проткнуть в глубь обширных материковых пространств, оторваться от морских побережий и, используя кратковременные влажные периоды в связи с временами года, развить обширные заросли. А там, где растений много, они сами увлажняют воздух, испаряя воду за счет грунтовых вод, и дают возможность ютиться в их тени также и представителям древних типов, самостоятельно живших лишь у воды»[40], — писал академик В. Л. Комаров.

В водах появились диатомовые водоросли. Большого прогресса достигли насекомые. Продолжалось развитие рептилий, некоторые динозавры достигали чудовищных размеров: диплодок — 30 м в длину, стегозавр — более 6 м в высоту (рис. 13—15). В течение юры пресмыкающиеся освоили все ниши жизни: море, сушу, воздух. Появились первые птицы, продолжалось развитие млекопитающих.

Система мела характеризуется мощными меловыми отложениями, образовавшимися из известковых водорослей, осколков раковин моллюсков и глобигерин. Покрытосеменные растения приблизились по своему облику к современным, уменьшилось количество хвойных. В морях процветали костистые рыбы, акулы и морские рептилии — ихтиозавры. В конце мела произошли коренные преобразования органического мира. Вымерли многие группы высших растений (в первую очередь беннеттитовые), в морях исчезли аммониты и основные группы белемнитов. На суше вымерли все динозавры, летающие ящеры, многие водные пресмыкающиеся.

Наиболее драматическое событие мела — вымирание динозавров. Для объяснения причин этого явления предложено много гипотез. Конкуренция с млекопитающими, истребление млекопитающими яиц динозавров, старческое перерождение всей группы, эпидемия, повышенная радиоактивность — вот их неполный перечень. Изучение истории развития жизни в связи с геологической историей позволяет, по-видимому, дать более правдоподобное объяснение. Юра — время расцвета динозавров — характеризовалась относительно мягким и теплым климатом. Обилие воды благоприятствовало развитию растительности. Кормовая база растительноядных динозавров была обильной и достаточно устойчивой. Они могли кормиться на суше, чего раньше не было, распространились в морях и пресных водоемах, освоили воздух.

Рис. 13. Гигантские диплодоки юры

Рис. 14. Юрские ихтиозавры

Рис. 15. Летающие ящеры юрского периода: лишенный перьев птеродактиль и пернатый археоптерикс, родоначальник птиц

В мелу условия существования изменились. Процессы горообразования привели к осушению материков. Климат стал более континентальным. Произошла смена растительного покрова, что, видимо, сопровождалось снижением содержания кислорода и повышением уровня CO2. Изменение состава атмосферы — достаточное основание для вымирания крупных пресмыкающихся. Продолжавшееся около 150 млн. лет господство этой удивительной по разнообразию форм и размеров группы окончилось. На сцену жизни стали выходить находившиеся до этого времени на ее задворках млекопитающие. Появились клоачные сумчатые и плацентарные, в частности насекомоядные, млекопитающие. Иначе говоря, произошла очередная перестройка биосферы.

Рис. 16. Млекопитающие начала третичного периода. Гигантские диноцерасы и предки хищников оксиены (справа)

Рис. 17. Гигантские индрикотерии — крупнейшие млекопитающие, достигавшие 5 м в загривке, и два убегающих аллоцеропса (предки современных носорогов)

Эра новой жизни — кайнозой — начинается третичным периодом (палеоген, неоген). В результате геологических преобразований строение поверхности Земли приблизилось к современному. Образовалось Тихоокеанское кольцо вулканов. В морях появились китообразные и ластоногие, крупные двустворчатые моллюски, но исчезли белемниты. На суше продолжалось развитие лиственных деревьев, появились злаки. Усилилось формообразование у млекопитающих (рис. 16, 17).

Четвертичный период, или антропоген, характеризуется двумя важными событиями: крупным оледенением всего северного полушария и появлением на арене жизни человека. В течение этого периода сформировалась современная структура биосферы (рис. 18).

Первые итоги

Приведенный выше краткий обзор развития жизни на Земле позволяет сделать следующие бесспорные выводы:

1. Начиная с древнейших времен и до нашего времени шло усложнение биоты (органического мира в целом). Оно выражалось в двух основных процессах: в увеличении разнообразия живых существ и в усложнении их организации.

2. В течение геологического времени происходило увеличение биомассы живых организмов. Жизнь, зародившись первоначально в море, охватила затем сушу, воздух, проникла в глубины океанов.

3. Приспособление организмов к новым условиям — процесс многоступенчатый и длительный. При этом живое «умело использует» различные геологические события, облегчающие приспособление к новым условиям; например, регрессии и трансгрессии моря, вулканизм и т. п.

Рис. 18. Развитие животного мира от кембрия до наших дней

Линия, кончающаяся точкой, указывает на вымирание; линия, кончающаяся стрелкой, — данная группа существует и сейчас (по М. Кальвину)

Рис. 19. Предполагаемая история преобразования атмосферы в связи с развитием организмов (по М. Руттену)

На абсциссе — возраст в млрд. лет; на ординате — содержание кислорода и углекислоты по отношению к современному (1). Вертикальный пунктир — граница докембрия и кембрия

а — кислород,

б — начало фотосинтеза,

в — появление дыхания кислородом,

г — периоды горообразования,

д — углекислота,

е — первые животные,

ж — древнейшая наземная флора,

з — появление животных с раковинами

4. В итоге жизнедеятельности организмов происходили коренные преобразования неживой части биосферы. В атмосфере появился свободный кислород и возник озоновый экран; извлеченная из воздуха и воды углекислота законсервировалась в залежах каменного угля и в отложениях карбоната кальция (рис. 19). Некоторые вещества на длительные периоды выключались из биотического круговорота, вышли тем самым из состава активной биосферы. Речь идет об огромных залежах известняка, каменного угля, железных, марганцевых и медных рудах, скоплениях селитры и т. п.