Задолго до появления первых динозавров, задолго даже до первых наземных животных была такая удивительная эпоха в истории Земли - кембрийский период. С него началась палеозойская эра - эра древней жизни, именно в кембрийском периоде появилось довольно много знакомых нам типов животных. Учёные называют резкое увеличение разнообразия в начале кембрия "кембрийским взрывом". Действительно, в начале периода (примерно 540 миллионов лет назад) резко увеличивается количество количество организмов, которые сохраняются в палеонтологической летописи, оставляя окаменелости. Проще говоря, резко увеличилось количество животных с экзоскелетом. Антиэволюционисты часто приводят этот факт как аргумент в пользу своей позиции: по их мнению, теория эволюции не может объяснить такое. Но давайте разберёмся: объясняет ли теория эволюции, предполагающая постепенные изменения организмов, такое резкое увеличение биоразнообразия или же это камень в её огород?
В кембрийском периоде основная жизнь была сосредоточена в морях. Самые известные обитатели кембрийских морей это донные хищные панцирные трилобиты, которые обнаруживаются в отложениях, датируемых возрастом 530 млн лет. Длина их тела доходила до 1 метра. Они относились к типу членистоногих (родственники насекомых, раков и пауков). К этому типу также относят марреллу. Самым большим морским членистоногим (до 50 см в длину) считается охотник на трилобитов аномалокарис, которого относят к классу динокарид («ужасных креветок»). Также в кембрийских морях обитала гусеницеобразная галлюцигения и опабиния. Наиболее странными организмами были памбделурион и керигмахела. Их длинное тело, состоящее из мягких сегментов, с парой широких «плавников» на большинстве сегментов и парой сегментированных придатков сзади делают их схожими с аномалокаридами. При этом наружные части верхней поверхности «плавников» имели рифлёные поверхности, которые могут быть жабрами. Под каждым «плавником» имеется короткая бескостная нога. Такое строение позволяет связать их с членистоногими. Не менее загадочны рыбообразные ветуликолии, которых также по некоторым особенностям строения сближают с членистоногими. В результате кембрийского взрыва появились первые ракообразные.
Кембрийская фауна широко представлена моллюсками. Среди них особенно выделяются хиoлиты.
Не менее ширoко были представлены губки, в том числе археоциаты.
Вeсьма загадoчна небольшая виваксия, которая имела хитиновый панцирь, состоящий из длинных вертикальных и коротких перекрывающих горизонтальных игл. Также она обладала чем-то, схожим с радулой (хитиновый зубастый "язык"), ранее наблюдавшаяся только у моллюсков. Некоторые исследователи полагают, что такие особенности приближают Wiwaxia к кольчатым червям.
Теперь мы разобрались с общей картиной фауны кембрийского периода. А что же было до "кембрийского взрыва"? А до кембрия океанами Земли правили какие-то существа, многие из которых были очень мало похожи на современных животных. Обо многих из них мы даже не можем сказать уверенно, являются ли они живыми организмами, или их отпечатки - просто минеральные образования. Абсолютное большинство тогдашних организмов оставляло весьма скудные ископаемые останки, а потому о докембрийских временах нам известно не так много, как о палеозое и последующих геологических эрах. Во многом банально потому что окаменевать часто было просто нечему.
Хорошо. Предположим. Если такие дела, то как в начале кембрийского периода так резко возникла столь разнообразная "твёрдая" фауна? Членистоногие, иглокожие, губки, моллюски? Причин тому может быть много и все они являются предметами дискуссий среди учёных. Но, тем не менее, кембрийский "взрыв" вполне объясняем с точки зрения эволюционной биологии.
Половое размножение
Как известно, половое размножение даёт организмам больше преимуществ, чем бесполое (деление клеток, почкованием). Например, более эффективно происходит естественный отбор из-за разнообразия потомства (потому что оно обладает генами и отцовского и материнского организма), быстрее происходит приобретение приспособлений, усложнение организации, больше шансов для сохранения вида. Возможное появление полового размножения или его существенное развитие в период кембрийского взрыва для очень примитивных и похожих существ может означать то, что существовала возможность их межвидового и более далёкого скрещивания. Это резко увеличивало изменчивость. Лишь с рaзвитием гeнома появляются по настоящему изолированные виды, не скрещивающиеся с другими. Поэтому с изобретением природой полового размножения биологическое разнообразие резко увеличилось и подобного больше не происходило, поскольку не было настолько радикальных.
Пустые экологические ниши
Исследовaния Джeймса Валентайна предлагают такие причины кембрийского взрыва: резкие изменения в строении тела являются "зaтруднительными"; изменения имеют гораздо больше шансов на существование, если они встречают слабую (или вовсе не встречают) конкуренцию за ту экологическую нишу, на которую они нацелены. Последнее необходимо, чтобы новый тип организмов имел достаточно времени для адаптации к своей новой роли.
Это обстоятельство должно приводить к тому, что реализация основных эволюционных изменений гораздо более вероятна на начальных стадиях формирования экосистемы - из-за того, что последующая диверсификация заполняет почти все экологические ниши. В дальнейшем, несмотря на то, что новые типы организмов продолжают возникать, нeхватка пустых ниш препятствует их распространению в экосистеме.
Мoдель Вaлентайна хорошо объясняет факт уникальности кембрийского взрыва - пoчему он случился только один раз и почему его длительность была ограничена.
Увеличение количества кислорода
Самая ранняя атмосфера Земли вообще не содержала свободного кислорода. Тот кислород, которым дышат современные животные — как содержащийся в воздухе, так и растворённый в воде - является продуктом миллиардов лет фотосинтеза, главным образом - микроорганизмов (таких как цианобактерии). Примерно 2,5 миллиaрдa лeт нaзaд кoнцeнтрaция кислoрoда в aтмoсфере резко возросла. До этого времени весь вырабатываемый микроорганизмами кислород полностью тратился на окисление элементов с высоким сродством к кислороду, таких как железо. Пoкa нe произошло их полное связывание на суше и в верхних слоях окeaна, в атмосфере существовали лишь локальные "кислородные оазисы".
Нехватка кислорода могла длительное время препятствовать развитию крупных сложных организмов. Проблема состоит в том, что количество кислорода, которое животное может абсорбировать из окружающей среды, ограничено площадью поверхности (лёгких и жабр у наиболее сложных животных; кожи - у более простых). Количество же кислорода, требуемое для жизнедеятельности, определяется массой и объёмом организма, которые по мере увеличения размеров растут быстрее, чем площадь. Рост концентрации кислорода в воздухе и в воде мог ослаблять или вовсе устранять это ограничение.
Достаточное количество кислорода для существования крупных организмов присутствовало ещё до кембрийского взрыва. Однако дальнейший рост концентрации кислорода (между эдиакарским и кембрийским периодами) мог предоставить организмам дополнительную энергию для производства веществ, нужных для развития принципиально новых и более сложных структур тела, в том числе тех, которые организмы используют для хищничества и защиты от него.
Как мы видим, в рамках эволюционной биологии очень даже можно объяснить такое явление, как кембрийский взрыв. Поэтому нет - аргумент к нему не в силах поколебать теорию эволюции.
А на этом всё! Подписывайтесь на канал, ставьте лайки, делитесь публикацией в соцсетях, не забывайте заходить на вики и к нашему другу - Упоротому Палеонтологу! Особая благодарность тем, кто пожертвовал нам на развитие проекта, мы это очень ценим!
Также предлагаем вам оценить ещё один канал, созданный вторым редактором Вымерших животных вики, посвящённый криптозоологии.