§28. Развитие жизни в палеозое

Определения и обозначения

Кембрийский взрыв — быстрое разнообразие морских животных и появление многих крупных групп в начале палеозоя. Слово «взрыв» не означает мгновенного события: процесс длился миллионы лет, но по геологическим меркам был быстрым. Это понятие помогает обозначить важный этап формирования разнообразия животных.

Выход растений на сушу — освоение наземной среды первыми растениями, связанное с развитием тканей и защитой от высыхания. На суше организмы сталкивались с условиями, отличными от водных: им нужно было удерживать воду и поддерживать тело. Понятие показывает, какие приспособления сделали возможной жизнь растений вне водоёмов.

Выход позвоночных на сушу — появление позвоночных, способных перемещаться и дышать вне воды; его предпосылки сформировались у древних рыб. Для такого перехода требовались изменения конечностей, дыхания и опоры тела. Термин помогает проследить эволюционную связь между рыбами и ранними четвероногими.

Пермское вымирание — крупнейшее массовое вымирание в конце палеозоя, резко изменившее состав живых организмов. При массовом вымирании за сравнительно короткий геологический промежуток исчезает много видов. Это событие отделило палеозой от следующей эры и изменило направление дальнейшей эволюции.

Как это устроено

Разнообразие животных в кембрии прежде всего развивалось в морях, потому что именно там уже существовали подходящие условия для жизни: вода смягчала перепады температуры и защищала организмы от высыхания. В морской среде были доступны растворённые вещества и пища, а разные участки дна и толщи воды давали множество способов существования. Изменения в строении организмов, взаимодействие хищников и добычи и появление новых способов питания способствовали возникновению разнообразных форм. Поэтому кембрийское разнообразие связывают не с одной причиной, а с сочетанием экологических возможностей и эволюционных изменений.

В ордовике и силуре жизнь в морях продолжала усложняться: увеличивалось разнообразие животных и расширялись пищевые связи. На суше сначала появлялись условия для жизни растений, а вслед за ними её начали осваивать членистоногие. Переход из воды требовал приспособлений к воздуху, опоре на поверхность и риску потери влаги. Растения, удерживающие воду и способные расти на суше, постепенно меняли саму среду: создавали укрытия и пищевые ресурсы для наземных животных.

Девон называют временем расцвета рыб, потому что в этот период их группы особенно разнообразились и заселили разные водоёмы. У некоторых древних рыб плавники имели крепкую внутреннюю опору, а особенности дыхания помогали использовать атмосферный кислород. Эти признаки ещё не означали полноценной жизни на суше, но давали преимущество в мелких, пересыхающих или бедных кислородом водоёмах. Постепенные изменения опорных конечностей и дыхания подготовили возникновение первых четвероногих позвоночных.

В каменноугольном периоде тёплый влажный климат способствовал распространению обширных лесов, в том числе на заболоченных территориях. Растительность создавала кормовую базу и укрытия, а множество водоёмов подходило для размножения земноводных. В такой среде земноводные широко распространились, а членистоногие могли достигать крупных размеров. Появление первых пресмыкающихся стало важным шагом: их приспособления позволяли меньше зависеть от воды при размножении и жизни на суше.

В перми климат во многих районах становился суше, а объединение материков и изменение природных условий меняли местообитания. Поэтому сообщества организмов перестраивались: одни группы приспосабливались к новым условиям, другие сокращались или исчезали. В конце периода произошло пермское вымирание, затронувшее множество морских и наземных организмов. Его причины связывают с крупными изменениями окружающей среды, а завершившаяся перестройка экосистем открыла путь для дальнейшей эволюции в мезозое.

Главные изменения жизни в периоды палеозоя

Читайте таблицу слева направо: период задаёт последовательность, а группы организмов показывают, в какой среде происходили изменения. Сравнивая соседние строки, можно увидеть постепенный переход от морского разнообразия к освоению суши. События в последней колонке удобно использовать для восстановления хронологии.

Разбор задач

Задача 1. Расположите кембрийский взрыв, выход растений на сушу, расцвет рыб и появление первых пресмыкающихся в хронологическом порядке. Сначала соотнесём каждое событие с периодом, а затем расположим периоды от более раннего к более позднему. Такая проверка не позволяет перепутать отдельные события, произошедшие на протяжении всей эры.

1. Кембрийский взрыв произошёл в кембрии — это самое раннее событие из списка.
2. Освоение суши растениями началось позднее, в ранних периодах палеозоя, прежде всего в ордовике и силуре.
3. Расцвет рыб относится к девону, а появление первых пресмыкающихся — к каменноугольному периоду.

Ответ: кембрийский взрыв, выход растений на сушу, расцвет рыб, появление первых пресмыкающихся. Важно, что растения начали осваивать сушу раньше позвоночных. Последовательность отражает постепенное расширение среды обитания организмов.

Задача 2. Экосистема включает обширные заболоченные леса, крупных членистоногих и земноводных. Определите период и обоснуйте ответ. Не следует выбирать период только по одному признаку: сопоставим все признаки с характерным сочетанием условий и организмов.

1. Заболоченные леса указывают на широкое распространение растительности на суше.
2. Земноводные процветали в условиях влажных местообитаний и многочисленных водоёмов.
3. Крупные членистоногие также характерны для экосистем каменноугольного периода, поэтому сочетание признаков подтверждает выбор.

Ответ: каменноугольный период. Решение основано на совокупности признаков, а не только на наличии леса или земноводных. Именно сочетание заболоченных лесов, земноводных и крупных членистоногих делает ответ обоснованным.

Задача 3. Составьте причинную цепочку от освоения суши растениями до появления и распространения наземных позвоночных. Нужно показать не простое соседство событий, а то, как изменение среды создало новые возможности для животных. В цепочке укажем промежуточные звенья и не будем приписывать растениям единственную причину выхода позвоночных.

1. Растения осваивают сушу и формируют наземную растительность.
2. Растительность создаёт пищевые ресурсы и укрытия, а её распространение способствует формированию наземных экосистем.
3. Членистоногие осваивают сушу, становясь частью новых пищевых связей.
4. Позвоночные, чьи предки были связаны с водоёмами, постепенно приобретают приспособления для движения и дыхания вне воды.
5. Ранние четвероногие распространяются в подходящих местообитаниях, а позднее появляются пресмыкающиеся, менее зависимые от водной среды.

Ответ: растения создают основу наземных экосистем, в которых развиваются пищевые связи и появляются ресурсы для животных. Изменения среды сочетаются с эволюцией самих позвоночных. Поэтому освоение суши происходило поэтапно, а не как мгновенный переход одной группы.

Типичные ошибки

Неверно считать, что растения и позвоночные вышли на сушу одновременно. Так можно решить, если воспринимать освоение суши как одно событие, хотя оно шло постепенно и в разные периоды. Проверь себя по хронологии: растения и членистоногие осваивали сушу раньше позвоночных. Между этими этапами формировались наземные местообитания и пищевые связи.

Называть девон временем появления всех рыб — ошибка: рыбы существовали ещё до девона. Путаница возникает из-за выражения «расцвет рыб», которое описывает их разнообразие и распространение, а не первое появление. Для самопроверки спроси себя, означает ли слово «расцвет» возникновение группы. В данном случае оно обозначает особенно успешное развитие уже существовавших организмов.

Нельзя отождествлять первых наземных позвоночных с пресмыкающимися. Первые четвероногие были ранними формами, связанными с водоёмами, а пресмыкающиеся возникли позднее и лучше приспособились к суше. Ошибку вызывает упрощённая цепочка «рыба — рептилия», в которой пропущены промежуточные группы. Проверь ответ по периодам: выход позвоночных на сушу связан с девоном, первые пресмыкающиеся — с каменноугольным периодом.

Пермское вымирание не следует путать с вымиранием динозавров. Обычно путают, потому что оба события называют массовыми вымираниями, но они относятся к разным геологическим эпохам. Пермское вымирание завершило палеозой, а динозавры появились позднее, в мезозое. Самопроверка проста: определи, какое событие произошло раньше и какая эра закончилась.

Связь с другими темами

Для понимания палеозоя нужны знания о геологической шкале времени и эволюции, а также основные признаки животных, растений и позвоночных. Тема связывает изменения организмов с освоением разных сред обитания: от моря к суше. Позднее эти знания помогут изучать мезозой и массовые вымирания, сравнивать этапы развития жизни и разбираться в современной систематике организмов. Представление о последовательности эволюционных событий помогает объяснять родство групп, а не просто запоминать их названия.

Что запомнить

• Палеозой включал шесть периодов: кембрий, ордовик, силур, девон, каменноугольный период и пермь.
• В начале палеозоя резко разнообразилась морская жизнь.
• Освоение суши растениями и животными происходило постепенно.
• Девон известен расцветом рыб и появлением первых наземных позвоночных.
• В каменноугольном периоде распространились обширные леса и появились первые пресмыкающиеся.
• Пермское массовое вымирание завершило палеозой.