Hva var livet på jorden for millioner av år siden?

2024 Forfatter: Seth Attwood | [email protected]. Sist endret: 2023-12-16 16:13

En kraftig økning i antall biologiske arter, kalt "den kambriske eksplosjonen", åpnet Phanerozoic - eonen av "eksplisitt liv". Det "hemmelige" livet i forrige tid var imidlertid også svært mangfoldig, og ga opphav til blant annet gigantiske former. Å oppdage hemmelighetene til denne utrolig eldgamle faunaen ble gjort mulig av funn gjort i Russland.

De første sporene av makroskopiske, myke flercellede skapninger, som nøye kunne tilskrives prekambrium, ble funnet på 1860-tallet i Newfoundland-regionen. På 1900-tallet ble det gjort betydelige funn i Namibia og Australia. På vårt lands territorium ble det funnet separate fossiler i kjernen hentet fra brønner (Ukraina, Krim, Ural).

Dette var små avtrykk som lignet enten plater eller kaker, som ikke en gang umiddelbart ble gjenkjent som avtrykk av levende vesener: noen mente at vi snakket om spor etter geologiske prosesser. Problemet var at det i utgangspunktet ikke var mulig å pålitelig fastslå fjellets alder, og noen forskere tilskrev funnene til kambrium, sillur eller ordovicium.

Vissheten dukket opp først i 1957, da avtrykkene til en skapning kalt charnia funnet i Storbritannia ble utvetydig datert til den prekambriske epoken.

Det er interessant, ikke bare faktumet med oppdagelsen av restene av en stor gruppe prekambriske dyr, men også det faktum at deres utseende og struktur viste seg å være ekstremt uvanlig, som om de snakket om fremmed liv. Men dette livet, kalt Vendian, eller Ediacaran, biota, ble den første masseopptredenen av flercellede organismer i fossilregisteret, som bebodde havet for mer enn 600 millioner år siden.

Historien om den mest omfattende og unike plasseringen av fotavtrykk fra den vendianske faunaen begynte i 1972, da elev-praktikant AV Stepanov fant flere fotavtrykk av organismer på Onega-halvøya ved munningen av Syuzma-elven (Arkhangelsk-regionen) og leverte funnet til det geologiske instituttet til ANSSSR.

En ansatt ved instituttet, professor B. M. Keller, undersøkte avtrykkene og bemerket deres likhet med avtrykkene av den prekambriske faunaen fra Namibia. Snart ble en ekspedisjon sendt til kysten av Det hvite hav, ved buskene til Syuzma. Det var ikke mulig å finne noe på funnstedet studenten gjorde, men rundt fem kilometer oppover elven møtte ekspedisjonen et utspring på en bratt bredd.

Nye trykk ble funnet på utstikkende sandsteinsblokker. Neste år, ved den bratte 15 meter lange "veggen" til oppdagerne, ble en ny ekspedisjon erstattet, som inkluderte N. M. Chumakov og forfatteren av disse linjene.

Ligger og kryper

Alt vi vet om den vendianske faunaen har kommet til oss i form av tynne relieffer på overflaten av sandsteinen. Det er både negative og positive representasjoner av disse vesenene.

Wend var trestrålesymmetriens rike. Tribrachidium er et klassisk eksempel på en slik skapning (bildet nedenfor). I fravær av naturlige fiender (representanter for den vendianske faunaen spiste ikke hverandre), lå tribrachidium fredelig på bunnen, og for ikke å gå glipp av næringsmikropartiklene brakt med strømmen fra forskjellige sider, fikk den tre munnåpninger. Deretter, gjennom de tre grenene av tarmen, kom maten inn i kroppen.

En annen type dyr i vendiansk besto av organismer med en bilateral struktur, men i motsetning til senere dyr som trilobitter, hadde ikke høyre og venstre del av kroppen til vendianske skapninger perfekt symmetri.

De var preget av den såkalte beiterefleksjonssymmetrien, når motstående "stråler" er plassert overfor hverandre i et "sjakkbrett"-mønster. Det nederste bildet viser et trykk av Dickinsonia-dyret. I noen organismer av denne typen, for eksempel i Andiva, er cephalization tydelig synlig - isolering av hoderegionen, sannsynligvis med sensitive celler.

Beskyttet av is og kritt

Klippet på elvebredden ble for oss et vindu inn i en ufattelig fjern fortid. Jeg kom dit flere år på rad, og hvert år ga jeg oss nye funn. På våren rev den smeltende isen fra kysten nye sandheller med avtrykk fra den vendiske tiden. Alt dette var første gang i Russland - i en slik mengde, i en slik kompleksitet og i en slik variasjon.

Det virket som om det etter en utrolig vitenskapelig suksess var vanskelig å forvente noe mer. Men vi bestemte oss likevel for å se oss rundt: Hvitehavet er stort - plutselig kommer det nye lovende steder på bredden. Valget falt på Vinterfjellene, som ligger ca 200 km av sjøveien fra Syuzma. Her var utspringene ikke et stykke av en 10-15 m høy elvebredd, men avleiringer av leire- og sandsteinslag med en tilsynelatende tykkelse på ca. 120 m som stakk ut på overflaten. De gikk ned i jordens dyp i ytterligere 700 m.

Tiden vi lever i er preget av et uvanlig lavt havnivå: en stor mengde vann er bundet av polarhetter. I varmere og lengre tider var det så mye vann at det ikke fantes land mellom det nåværende svarte og hvite hav.

Hilsen fra forfedre

En av de mest lovende hypotesene gjelder et vendiansk dyr kalt Ausia fenestrata - bare 2 avtrykk kom fra det fra kysten av Hvitehavet (to flere lignende avtrykk ble funnet i Namibia).

Fenestrata betyr "fenestrert", og faktisk, ifølge utskriftene, ble utseendet til dette dyret opprinnelig restaurert som en slags pose, hvis overflate er prikket med store hull. Det så ut som en svamp, men størrelsen på hullene stemte ikke veldig med denne hypotesen. Senere kom en annen tanke: hva om trykket ikke beholdt hele utseendet til dyret, men bare en del av det? Sekken med "vinduer" lignet slående på gjellekurven av chordater som ascidianer, tilhørende tunicata-typen (tunicater).

Hos Tunicats er kurven inni, dekket med et tunikalignende skall, bestående av et stoff som ligner på cellulose. Ascidianer er relatert til lansett - primitive kordatdyr som finnes ved bunnen av treet til alle virveldyr, inkludert, selvfølgelig, mennesker.

Hvis hypotesen om slektskapet mellom Ausia fenestrata og kappene er riktig, betyr dette at vi i sedimenter på 550 Ma famlet en evolusjonær gren som går fra den vendiske faunaen til mennesker.

Og for 25 000 år siden var den russiske sletten dekket med is opp til Kievs breddegrad – det var en enorm masse som konstant frøs ovenfra. Og jordskorpen begynte å bøye seg under vekten av isen. Da isen forlot begynte den motsatte prosessen: som om den "springer", begynte skorpen å bule oppover, og løftet bunnen av de gamle havene til himmelen.

Vinterfjellene, som vi kom til, vokser fortsatt oppover, og løfter høyere og høyere lag med leire og sand som en gang samlet seg på bunnen. Og her er det som er interessant: Noen steder er nesten kilometerlange lag av disse forekomstene gjennomboret av kimberlittrør - ventiler der magma rømte til overflaten.

Disse ventilene er fylt med delvis omsmeltet, delvis endret gammelt materiale. Og i den, merkelig nok, er det blokker med kalkstein, som ikke er i distriktet. Og i blokkene - fossiler med den kambriske og ordoviciske faunaen. Hvor kommer alt dette fra?

Svaret viste seg å være enkelt: over leirsandlagene, over millioner av år, samlet andre sedimenter fra de senere hav seg, men alle disse sedimentene ble senere spist bort, og bevarte individuelle fragmenter av kalkbunnen i kimberlittrør. Klumper av kalkstein falt der etter å ha blitt kastet opp av en vulkansk eksplosjon. Etter å ha ødelagt bunnsedimentene i det kambriske og ordoviciske hav, har naturen avslørt sedimentene fra det prekambriske hav for oss.

På grunn av det faktum at disse forekomstene ble dekket av andre bergarter i millioner av år, er de gamle lagene der leire og sandstein veksler veldig ferske: leirene har ikke mistet sin elastisitet, det er ingen spor av sterke deformasjoner, og derfor Vinterfjellene endte opp som et unikt sted med tynne og klare avtrykk av den vendiske faunaen.

Ascidia og dens "kurv"

Skrap som et kunnskapsverktøy

Da vi begynte å forske på den vendianske biota (forresten, begrepet "vendian" ble foreslått tilbake i 1952 av akademiker BS Sokolov), hadde vi bare noen få prøver av utskrifter av disse mystiske dyrene. I dag, takket være ekspedisjoner til Vinterfjellene, som ikke stoppet engang på 1990-tallet, er det samlet inn en samling på rundt 10 000 prøver i Russland, og prioriteringen i å beskrive dem tilhører russiske paleontologer.

Dette er en samling av verdensbetydning, som spesielt inkluderer eksemplarer av disse dyrene, hvis utskrifter også ble funnet i Newfoundland, Ural, Australia og Namibia.

Hvordan fungerer fingeravtrykksøket? På høyde med stupet stikker en sandsteinshelle ut. Det er ikke klart om det er noe på den eller ikke. For å finne ut er det nødvendig å fjerne flere tonn sediment med brekkjern og spader og frigjøre en del av plateoverflaten. Deretter splittes helleren opp og bit for bit senkes ned.

Tunge sandsteinsblokker må dras på baksiden. Nedenfor, i fjæra, er fragmenter av platen nummerert og satt sammen. Så snur de det. Avtrykkene, hvis noen, er på siden av platen som var vendt ned. Men de kan fortsatt ikke sees, siden sandsteinen er dekket med leire.

Nå må du vaske av leiren med en børste og vann veldig nøye og finne de ønskede utskriftene. Funnene må fotograferes i solnedgangens stråler, slik at relieffet fremstår bedre i dårlig lys. Allerede fra denne novellen er det tydelig at uttak av prøver er fysisk hardt arbeid. Men de tøffe forholdene under ekspedisjonene kompenserer for den vanvittige spenningen til oppdagerne som hadde en sjanse til å se inn på den mystiske siden av livets historie på jorden.

I en verden av ikke-opplagthet

Paleontologer som arbeider med Phanerozoic fauna arbeider ofte med ekte fossiler - skjell, skjell, tenner, bein, fossiliserte egg. Den vendiske faunaen ble født før epoken med aktiv biomineralisering som var iboende i Kambrium.

De fleste av disse merkelige skapningene hadde ingen skjeletter, ingen harde skjell, ingen harde skjell. Kroppene deres var myke, ofte manetlignende, og få arter skrøt av et papirtynt ryggskjold eller rørformet kitinholdig skjede.

Derfor er alt det vendianske faunaspesialistene tar for seg relieffer på den sementerte sanden, som en gang omsluttet den gelatinøse kroppen, som nesten forsvant sporløst. Derav den utrolige vanskeligheten med å tolke disse sporene. Her er bare noen få eksempler.

En av de karakteristiske typene trykk er de såkalte radial-tine-skivene. Opprinnelig ble de tolket som spor etter manetlignende organismer, som fikk de tilsvarende navnene som "cyclomedusa". Det ble antatt at disse manetene ikke svømmet fritt, men hele tiden satt på bunnen (som noen moderne arter).

Denne tolkningen rådde inntil de i nærheten av platene begynte å finne avtrykk av noen skapninger som ligner på en fjær, hvoretter et helt annet bilde ble tegnet: "cyclomedusa" er bare spor av de såkalte festeskivene. Organismen utviklet seg på følgende måte: larven sank til bunnen, basen vokste, som gradvis ble dekket med sand.

Og allerede fra basen vokste en stilk med sidegrener, ved hjelp av hvilken dyret matet. Da skapningen døde, forble skiveavtrykket oftere enn stammeavtrykket, selv om sistnevnte kunne nå syklopiske størrelser for primitiv fauna - opptil 3 m i høyden med en skivediameter på ca. 1 m.

Et annet lærebokeksempel er Dickinsonia. Avtrykkene etterlott av denne skapningen ligner bladene til åreplanter. Så kanskje dette er planten? Eller en sopp? Eller noe annet? Hvis dette er et dyr, hvor er munnåpningen, og hvor er analen? Forfatteren av disse linjene forsvarte hypotesen om at vi snakker om en representant for faunaen, men i omtrent to tiår måtte jeg motstå misforståelser fra mange kollegers side.

Et av hovedargumentene mine kokte ned til det faktum at avtrykket, som vi har en tendens til å ta for sporet av hele dyret, faktisk bare dannes av et tynt, papirlignende skall som elementene i den indre strukturen "skinner gjennom" ". Samtidig er det flere trykk, som tydelig viser at noe som en glorie, som ligner på et avtrykk av bløtvev, strekker seg utover ribbesonen.

Imidlertid var det mulig å endelig bevise at Dickinsonia tilhører dyr bare når sporene etter krypende av disse skapningene ble funnet og studert. Sporene etter den bevegelige magen er mer uskarpe. Hvis Dickinsonia døde på slutten av stien, er sporet av skallet helt annerledes - tydelig. Dermed er dette et dyr: det beveget seg uavhengig, og tilsynelatende absorberte mat fra bunnen i form av bakterier ved overflaten av magen.

Fraktal og symmetri Oddities

Et av de første eksemplarene av den vendianske faunaen beskrevet av innenlandske forskere var Vendia. Trykket ble funnet i en kjerne fra en brønn i Arkhangelsk-regionen. Dyret hadde en bilateral, tosidig kroppsstruktur med tydelig segmentering, som gjorde det mulig å til og med kalle denne skapningen "naken trilobitt" (ekte trilobitter dukket som kjent opp i kambrium).

Men selv da har B. M. Keller la merke til at venstre og høyre del av segmentene ikke er motsatte hverandre, men så å si i et rutemønster. Dette fenomenet, som jeg kalte "beitereflektionssymmetri", viste seg å være veldig vanlig blant vendianske dyr, noe som er et annet mysterium, siden ingenting av den typen er observert i kambrium.

Tilsynelatende er en slik merkelig symmetri av bilaterale skapninger assosiert med noen særegenheter ved veksten og utviklingen av organismen - kanskje var det en såkalt spiralvekst, karakteristisk for for eksempel planter og bestående i vekslende deling av en eller annen gruppe av celler.

I rankomorphs - fjærlignende organismer av cyclomedusa-typen (de ble diskutert ovenfor) - observeres ikke bare symmetrien til blikrefleksjonen, men også fraktaliteten til strukturen. Rør strekker seg fra hovedstammen, som deretter forgrener seg på samme måte, og nye greiner forgrener seg igjen.

Charnia er en av de lenge kjente formene for den vendianske faunaen. Den tilhører de såkalte fjærlignende organismene, og er mest sannsynlig et dyr som førte en knyttet livsstil. Charnia, så vel som noen andre lignende former, lignet i sitt utseende bregnebusker som vokste fra havbunnen.

Forgreningen av fartøyene som strekker seg fra hovedstammen hadde en fraktal struktur, som er et av de karakteristiske trekkene til den vendianske faunaen. Det var også rørformede skapninger i vendianen, som på samme måte "holdt seg fast" til bunnen.

I tillegg til bilaterale skapninger med glidende refleksjonssymmetri, er interessante organismer med trestrålesymmetri notert i vendian, som også er atypisk for påfølgende epoker. Disse inkluderer for eksempel tribrachidium, hvis avtrykk ligner et trestrålet hakekors innskrevet i en sirkel (mest sannsynlig er dette spor av kanalene i fordøyelsessystemet som fører til de tre munnåpningene).

Dette inkluderer også ventogiruses - disse er eggformede skapninger med et komplekst system av indre hulrom basert på tre kamre.

Kaldt for kjempene

Jo flere data om mangfoldet av den vendianske faunaen fossilen gir oss, desto mer akutt er spørsmålet om plasseringen av den vendianske biotaen på evolusjonstreet. Hvem var forfedrene til dette fantastiske vannlevende livet, og kan du finne dets etterkommere blant dyrene fra påfølgende tidsepoker?

Tydeligvis var ikke vendianske organismer de første flercellede dyrene. I National Glacial Park i Montana (USA) og i Australia er det funnet kjeder av avtrykk av flercellede skapninger som levde for 1600-1200 millioner år siden. Avtrykkene, som ser ut som et halskjede av små perler, antas å være fra et kolonialt marinedyr av typen hydroid polypp.

Dette livet er en milliard år eldre enn vendianske, men … ingen andre pre-vendianske spor av flercellede organismer, spesielt noen forfedres former, er ennå ikke funnet. Dette får en til å tenke at fremveksten av multicellularitet hos dyr kanskje ikke var et engangs evolusjonssprang, men en slags strategi. For eksempel, selv i dag er det noen flagellate protozoer, som enten lever som separate encellede organismer, eller samles i kolonier som fungerer som en enkelt organisme. Hvis svampen gnis inn i individuelle celler på en sil, kan cellene komme sammen igjen.

Til og med eksperimenter ble utført der, når parametrene til miljøet (temperatur, saltholdighet) endret seg, ble cellene til embryoet til en flercellet organisme oppløst og ble encellede. Så det er mulig at det ikke er noen kontinuerlig avstamning av flercellede organismer fra "perler" fra Montana til den vendianske faunaen, men generasjoner av encellede former kan ligge mellom dem.

Vendiansk gigantisme finner sannsynligvis sin forklaring i de spesielle naturforholdene i det miljøet og den epoken. Faktum er at de rikeste lokalitetene i denne faunaen finnes der karbonater ikke har samlet seg på bunnen. Og dette er egenskapen til kaldtvannsbassenger - det er i dem at hovedsedimentene er silt, leire og sand.

Kaldt vann inneholder mer oksygen, det blander seg hele tiden, og henter opp de organiske næringsstoffene fra bunnen. Vendianske dyr spiste ikke hverandre - de absorberte mikropartikler fra vannet eller fra bunnen, noe som ga dem et langt liv og evne til å utvikle seg til store former.

Men mest sannsynlig var det oppvarmingen på planeten og reduksjonen i antall kalde hav som forårsaket utryddelsen av den vendianske faunaen. I Kambrium ser vi et helt annet liv – spesielt tilpasset til å leve i vann med lavere oksygeninnhold. Men prosessen med biomineralisering begynte aktivt, og dyr begynte å skaffe seg sterke skjeletter, skjell og skjell.

Spørsmålet om det er etterkommere av den vendiske faunaen blant de kambriske dyrene i dag bør besvares positivt, selv om det fortsatt er gjenstand for heftige vitenskapelige diskusjoner. Spesielt finner vi disse etterkommere blant bløtdyr, leddyr, coelenterater. Det er mange utdødde klasser av dyr som levde i kambrium, men som har røtter i vendierne.