Термины и понятия: трилобиты; щитковые и панцирные рыбы; ракоскорпионы; лабиринтодониты; антропоген; ледниковый период.
Рис. 226. Соотношение видов в четырёх царствах живых организмов.
Магистральные направления эволюции животных Представителей царства Животные следует признать не только самыми высокоорганизованными, но и самыми разнообразноустроенными существами (рис. 226). И дело не только в том, что видов животных больше, чем видов всех остальных царств вместе взятых (вспомните: животных насчитывают как минимум от 1,2 до 2 млн, растений — около 500 тыс., грибов не более 200 тыс., и бактерий около 20 тыс. видов). И даже не в том, что в этом царстве больше, чем в каком-либо другом, таксонов уровня класса и типа (к сведению: на протяжении исторического времени возникло 35 типов животных, из них до наших дней дожило 26). А в том, что на пути эволюции животные прошли ароморфозов гораздо больше, чем представители любого другого царства.
Рис. 227. Родословное древо царства Животные
Эволюция животных, так же, как грибов и растений, началась с одноклеточного жгутикового или амебоидного предка. Затем последовал ряд этапов исторического развития, включающих в том числе и стадию бесскелетных малоподвижных и даже неподвижных во взрослом состоянии животных. Венцом эволюции животных считают насекомых, птиц и млекопитающих, у которых, на первый взгляд, нет ничего общего с дальними предками (рис. 227) (сравните, кто больше похож друг на друга: водоросли, мхи и высшие растения или простейшие, губки и млекопитающие).
Из-за высокого разнообразия жизненных форм и типов организации животных, многие из которых являются альтернативными (обычно этим термином называют состояния или процессы, имеющие тенденцию к противоположной направленности), невозможно даже точно определить, какое же из магистральных направлений исторического развития в этом царстве эукариот является главным. Как правило, исследователи приводят следующие направления эволюции животных.
• Как и у всех эукариотов других царств, — возникновение многоклеточности, а также, как и у растений, — дифференциация клеток на ткани и появление органов. Однако в отличие от растений у животных, кроме внешних, есть ещё и внутренние органы. Кроме того, у них формируются системы органов, чего нет у растений. Многоклеточность даёт множество преимуществ. Многоклеточные организмы живут дольше, поскольку отдельные погибшие клетки легко заменить. Они имеют возможность оставить больше потомков, так как размножаются отдельными клетками. Многоклеточные организмы достигают больших размеров, что обеспечивает им физиологическую стабильность и независимость от условий обитания. Наконец, многоклеточность — это возможность специализации клеток, появления тканей и органов, что ведёт к большому разнообразию строения тела.
• Появление опоры тела — скелета (наружного у большинства моллюсков и членистоногих, внутреннего — у хордовых и головоногих моллюсков), обеспечивающего симметрию и чёткий план строения.
• Развитие подвижности и системы регуляций как основы нервной системы. Считается, что в процессе эволюции животные реализовали две стратегии. У позвоночных животных развитие головного мозга в основном происходит за счёт условных рефлексов и обучения, а у насекомых — благодаря закреплению инстинктов. Это связано с особенностями строения нервной системы животных. У позвоночных происходит развитие главного центра — головного мозга, а у насекомых нервная система представляет собой разбросанные по всему телу почти равные по значимости нервные центры.
• Возникновение такого явления, как социальность, независимо в разных группах животных.
Последовательность эволюционных событий в царстве животных. Первоначальные этапы эволюции царства животных остаются неизвестными. Ведь мягкотелые, не имевшие скелета переходные от одноклеточных к многоклеточным существа не оставили каких-либо чётких ископаемых остатков в столь древних отложениях. Первые реальные ископаемые — свидетельства существования многоклеточных животных — разнообразные ходы в породах, возраст которых оценивается порядка 700 млн лет. Эти ходы позволяют судить, что древние животные, как для своего юного эволюционного возраста, были достаточно развитыми — имели плотный покров тела, гидроскелет и сильный мышечный аппарат.
Рис. 228. Трилобиты — первые членистоногие животные на Земле: а — отпечаток на камне; б — реконструкция (муляж).
В морских отложениях начала Фанерозоя (600 млн лет назад) уже удалось найти представителей сразу нескольких современных типов животных: губок, кишечнополостных, кольчатых червей, плеченогих (эти морские животные своей двустворчатой раковиной очень напоминают моллюсков), гигантских членистоногих трилобитов (рис. 228) и даже первых хордовых. Среди ископаемых остатков начала первой эры Фанерозоя (вспомните, как она называлась) около 580 млн лет назад по ископаемым остаткам уже было точно установлено присутствие почти всех типов современных животных. Все они были морскими обитателями — огромные хищные ракообразные, губки, кораллы, плеченогие, иглокожие и моллюски.
Первые установленные ископаемые позвоночных относятся к следующему периоду Палеозоя — Ордовикскому периоду (около 500 млн лет назад). Ими были примитивные щитковые рыбы. Их тело сверху покрывали крепкие пластинки. Челюстей и парных плавников у щитковых рыб ещё не было (рис. 229).
Рис. 229. Щитковые рыбы: а — скелет (ископаемое); б — такими их представляют учёные.
Ныне на Земле также живут позвоночные, не имеющие ни челюстей, ни парных конечностей. Это потомки древних щитковых рыб, представители класса Круглоротые - миксины и миноги (рис. 230). Это единственные паразиты среди позвоночных. Они нападают на рыб и питаются или их кровью, или мясом, или внутренностями, прогрызаясь в жертву роговыми зубами. Возможно благодаря такому необычному для позвоночных животных образу жизни они и смогли сохранится до наших дней.
Рис. 230. Ротовой аппарат миноги.
В Силурийском периоде (440 млн лет назад) появились первые животные, дышавшие кислородом воздуха. Они смогли освоить сушу. Первопоселенцами суши считают ракоскорпионов — паукообразных, внешне похожих на скорпионов. Они достигали нескольких метров в длину (рис. 231). В этот период бесчелюстные рыбы переживали свой расцвет.
В Девонском периоде появились челюстноротые панцирные рыбы. У них были парные конечности, крепкий осевой скелет, состоящий из позвонков, и внешняя броня из пластинок, которые прикрывали спину. Эти рыбы дали начало кистепёрым, двоякодышащим и лучепёрым рыбам. Некоторые из этих рыб уже имели лёгкие и могли дышать воздухом. Лучепёрые дали начало современным костистым рыбам, кистепёрые — древним амфибиям — лабиринтодонтам (рис. 232). Двоякодышащие оказались слепой ветвью в эволюции, хотя отдельные её представители дожили до наших дней. Тогда же возникли крылатые насекомые, размах крыльев которых достигал метра. Внешне они напоминали гигантских стрекоз и тараканов (рис. 233).
В Каменноугольном периоде климат на Земле был влажным. Из древовидных папоротников сформировались настоящие леса, в которых летали огромные насекомые. В болотистой местности, покрывавшей большую часть суши, обитали огромные стегоцефалы — земноводные, совсем не похожие на современных тритонов и лягушек. Тогда же появились и первые пресмыкающиеся, которые, благодаря яйцам, покрытым скорлупой, и роговому покрову тела смогли начать завоевание суши. Они уже были почти не связаны с водоёмами.
Рис.231.Первопоселенцы суши — огромные членистоногие ракоскорпионы по размерам значительно превышали человека.
Рис. 232. Размеры лабиринтодонтов достигали 5 м.
В Пермский период климат на нашей планете стал суше. Это повлекло массовое вымирание гигантских земноводных и одновременно резкое увеличение разнообразия пресмыкающихся. От того богатства до наших дней сохранились новозеландская морская рептилия гаттерия, внешне напоминающая ящерицу, и черепахи (обратите внимание: жизнь этих рептилий связана с водой). В этом же периоде зародилась особая ветвь примитивных рептилий, из которых в следующем периоде — Триасовом — образовались первые яйцекладущие млекопитающие.
Юрский период — период расцвета древних пресмыкающихся, часть из которых снова вернулась в Мировой океан (ихтиозавры и плезиозавры), часть освоила воздушную среду (археоптериксы и птеродактили), где они, по-видимому, охотились за многочисленными крупными насекомыми, а часть осталась наземными обитателями. Именно в этот период возникли птицы, предками которых, как сейчас считают, были не археоптериксы (рис. 234), а мелкие (не больше курицы) теплокровные динозавры (рис. 235).
Рис. 233. Первые крылатые насекомые имели раз мах крыльев более 1 м.
Меловой период стал критическим для гигантских рептилий. В первой половине периода ещё возникали новые их группы. Так появились самые крупные сухопутные животные из когда- либо живших на Земле, — диплодоки. Масса тела диплодока составляла 10—20 т (по некоторым данным, доходила до 80 тонн (Сравните: масса африканского слона достигает 9 тонн). Размах крыльев гигантских летающих ящеров достигал 20 м. Однако к концу периода произошло их массовое вымирание. Причём исчезли не только древние гигантские пресмыкающиеся, которых обычно называют динозаврами, но и теплолюбивые обитатели морей, в частности, различные головоногие моллюски. Лишь в тропическом поясе сохранились крупные рептилии — крокодилы. Современным шестиметровым гигантам далеко до ископаемых предков, длина которых достигала 16 м. В условиях похолодания преимущество получили теплокровные животные — птицы и млекопитающие. Именно тогда появились плацентарные, расцвет которых пришёлся на следующую эру — Кайнозой. Параллельно шла интенсивная эволюция насекомых, в ходе которой они резко уменьшались в размерах.
Рис. 234. Именно такие отпечатки доказывают существование археоптерикса.
Кайнозой, начавшийся 65,5 млн лет назад и продолжающийся по сей день, —время становления современной флоры и фауны. В начале эры возникла большая часть отрядов птиц и млекопитающих, порядков покрытосеменных растений. Считается, что именно в этот период в мире животных возникли социальные отношения.
Рис. 235. Первые птицы происходят от теплокровных небольших по размеру динозавров.
Для последнего периода Кайнозоя — антропогена характерным является постепенное охлаждение климата. На этом фоне неоднократно повторялись фазы особо резкого похолодания, которые называют ледниковыми периодами. Такое название обусловлено тем, что в средних широтах Северного полушария значительные площади суши покрыли цельные ледники. Самым большим считается Днепровское оледенение. Оно произошло 200 тыс. лет назад и продолжалось более 100 тыс. лет. В это время льды по долине Днепра дошли на юг вплоть до места расположения современного Днепропетровска. Под действием огромных масс льдов изменялся климат, и северные виды смогли проникать далеко на юг. В результате, например в Крыму, в то время вместе с представителями тундровой фауны: мамонтами, шерстистыми носорогами, северными оленями, песцами жили и саванные виды (большерогие олени, антилопы и бизоны).
Главная особенность эволюции животных заключается в её многоплановости. За период своего исторического развития у животных произошло намного больше ароморфозов, чем в остальных группах эукариот, что отразилось в большем числе таксонов высокого уровня.
Проверьте себя
1. Почему животных следует считать, самыми разнообразно устроенными существами? 2 В чём альтернативность эволюции насекомых и позвоночных? 3. Какие ископаемые показали появление первых многоклеточных животных 700 млн лет назад? 4. Какой из периодов исторического развития Земли стал критическим для гигантских рептилий и почему? 5. Как называется современная эра и какие эволюционные события в ней происходили? 6*. Какие изменения животного мира имели место в периоды оледенений?
Как вы считаете?
1. Почему видов животных больше, чем видов растений и грибов, вместе взятых?
2. Почему типы животных возникли подобно «эволюционному взрыву» за относительно короткий период времени, а не постепенно, один за другим?