17. Жизнь в палеозойскую эру

Определения и обозначения

Палеозойская эра — геологическая эра, продолжавшаяся примерно от 541 до 252 млн лет назад. Она следует за протерозоем и предшествует мезозою в истории Земли. Это обозначение помогает объединить в один крупный отрезок времени важные изменения жизни и самой планеты.

Кембрийский взрыв — быстрое по геологическим меркам появление в ископаемой летописи множества групп животных. Слово «взрыв» описывает скорость и заметность изменений в слоях пород, а не мгновенное возникновение организмов. Понимание этого термина не позволяет ошибочно считать, что до кембрия жизни не было.

Выход на сушу — освоение организмами наземной среды, отличающейся от водной условиями дыхания, опоры и размножения. Первыми на суше стали жить древние растения, затем её начали осваивать членистоногие и позвоночные. Этот термин помогает увидеть постепенность перехода, а не воображать одновременное появление всех наземных организмов.

Пермское вымирание — крупнейшее массовое вымирание, случившееся в конце палеозоя. Оно привело к исчезновению множества видов и резкому изменению состава живого мира. Это событие важно ещё и потому, что совпадает с границей палеозойской и мезозойской эр.

Как это устроено

Палеозой делят на кембрийский, ордовикский, силурийский, девонский, каменноугольный и пермский периоды. Такая последовательность нужна, чтобы упорядочить события и сравнивать их по возрасту. Учёные восстанавливают историю по слоям горных пород: обычно более древние слои лежат ниже молодых, а ископаемые в них показывают, какие организмы жили в разные времена. Сопоставляя породы из разных мест, исследователи уточняют хронологию.

В кембрийских морях стало особенно заметно разнообразие беспозвоночных, в том числе животных с твёрдыми частями тела, которые легче сохраняются в породах. В последующие периоды морские сообщества продолжали меняться, а в ордовике появились первые позвоночные — бесчелюстные рыбы. Позже рыбы приобрели разные приспособления и распространились в морях и пресных водоёмах. Особенно велико их разнообразие стало в девоне, поэтому возникновение рыб и их расцвет нельзя считать одним и тем же событием.

Наземная среда требовала от растений защиты от высыхания, опоры и возможности переносить воду и вещества внутри организма. Такие приспособления позволили древним растениям закрепляться на суше; в силуре уже существовали первые наземные растения. Растительность дала животным пищу и укрытия, поэтому вслед за ней сушу стали осваивать членистоногие. Позже на сушу вышли позвоночные, но переход был возможен только при появлении у них собственных способов дышать воздухом и поддерживать тело.

Древние земноводные были связаны с водой, особенно во время размножения: их яйца и развитие потомства нуждались во влажной среде. От древних земноводных произошли пресмыкающиеся, у которых размножение стало меньше зависеть от водоёма. Защищённые оболочками яйца и особенности покровов помогали им жить и размножаться в более сухих местах. Поэтому пресмыкающиеся получили преимущество при дальнейшем освоении суши; первые из них появились в каменноугольном периоде, а в пермском стали разнообразнее.

В каменноугольном периоде на обширных заболоченных территориях росли густые леса из древовидных растений. Во влажной среде их отмершие части накапливались, потому что разлагались не полностью, а новые слои осадков постепенно их погребали. За длительное время давление и недостаток кислорода преобразовали растительное вещество в каменный уголь. В конце перми условия жизни резко изменились и произошло массовое вымирание, поэтому многие группы исчезли, а состав организмов на рубеже эр стал другим.

Развитие жизни в периоды палеозойской эры

Читайте таблицу сверху вниз, чтобы восстановить порядок периодов, а затем сравнивайте изменения в жизни организмов. Столбец о значении показывает, как события одного периода подготовили дальнейшие этапы эволюции. Помните, что появление группы и её широкое распространение могли происходить в разные периоды.

Разбор задач

Задача 1. Расположите в хронологическом порядке появление разнообразных морских беспозвоночных, освоение суши растениями и возникновение первых пресмыкающихся. Важно не перепутать появление группы организмов с её последующим расцветом. Для решения сопоставим каждое событие с периодом палеозоя.

1. Разнообразие морских беспозвоночных особенно заметно в кембрийских породах.
2. Первые наземные растения известны с силурийского периода, когда освоение суши уже началось.
3. Первые пресмыкающиеся появились позднее, в каменноугольном периоде.

Ответ. Сначала разнообразились морские беспозвоночные, затем сушу освоили растения, а позднее возникли первые пресмыкающиеся. При этом широкое распространение рыб относится к более позднему этапу, чем их появление. Хронология показывает постепенность освоения новых сред.

Задача 2. Укажите период, когда особенно распространились леса, из остатков которых образовались залежи каменного угля. Объясните, как растительные остатки превратились в уголь. Здесь нужно связать природные условия с накоплением органического вещества.

1. Находим период, в названии которого прямо отражено образование угля, — каменноугольный.
2. В это время обширные влажные леса давали большое количество отмерших растений.
3. В болотах остатки накапливались, погребались осадками и долго преобразовывались при недостатке кислорода и под давлением.

Ответ. Леса особенно распространились в каменноугольном периоде. Их растительные остатки накапливались и постепенно превращались в залежи каменного угля. Само образование угля заняло очень длительное геологическое время.

Задача 3. Ископаемые остатки описаны как морское животное кембрия, наземное растение силура или пресмыкающееся перми. Определите, к какой группе и времени относится каждая находка. Обоснуйте вывод характерными признаками и этапом освоения среды.

1. Если остаток найден в кембрийском слое и принадлежит животному, обитающему в море, это морское беспозвоночное кембрия.
2. Если в силурийской породе обнаружены остатки растения, учитываем, что в этот период существовали первые наземные растения.
3. Если находка из пермского слоя имеет признаки позвоночного с характерными особенностями пресмыкающихся, относим её к пермским пресмыкающимся.

Ответ. Решение опирается сразу на два признака: время образования слоя и строение ископаемого. Кембрийское морское животное связано с ранним разнообразием беспозвоночных, силурийское растение — с освоением суши. Пермское пресмыкающееся относится к более позднему этапу развития наземных позвоночных.

Типичные ошибки

Ошибка: считать, что кембрийский взрыв означает возникновение жизни на Земле. Так думают, потому что выражение «взрыв» звучит как внезапное начало, но оно описывает заметное увеличение разнообразия в ископаемой летописи. Проверьте себя вопросом: существовали ли организмы до кембрия? Да, жизнь появилась значительно раньше.

Ошибка: утверждать, что все растения и животные одновременно вышли на сушу. Такое представление упрощает длинный процесс, в котором разные группы осваивали наземную среду в разные периоды. Проверяйте себя по последовательности: сначала растения, затем членистоногие и позвоночные.

Ошибка: путать появление группы организмов со временем её расцвета. Например, рыбы возникли раньше, чем стали особенно широко распространены в девоне, поэтому один период не всегда отвечает на оба вопроса. Чтобы проверить себя, уточните, спрашивают ли о первых представителях или о массовом распространении группы.

Ошибка: считать пермское вымирание обычной сменой видов. Его можно недооценить, если представить вымирание как постепенное исчезновение отдельных организмов, хотя в конце перми исчезло множество видов и резко изменился состав живого мира. Проверьте масштаб события: массовое вымирание затронуло множество групп и завершило палеозой.

Связь с другими темами

Для изучения палеозоя нужно понимать геологическую шкалу времени: эры делятся на периоды, которые расположены в определённой последовательности. Выход на сушу связан с приспособлениями к дыханию воздухом, опоре тела и размножению вне воды. Эти изменения показывают, как организмы отвечали на новые условия среды. Знание этапов палеозоя поможет изучать мезозой, кайнозой и эволюцию человека.

Что запомнить

• Палеозойская эра длилась примерно от 541 до 252 млн лет назад.
• Палеозой включает кембрийский, ордовикский, силурийский, девонский, каменноугольный и пермский периоды.
• В палеозое разнообразие морских организмов значительно возросло.
• Растения, а затем членистоногие и позвоночные постепенно освоили сушу.
• В девоне получили распространение рыбы, а позднее появились первые земноводные и пресмыкающиеся.
• Леса каменноугольного периода способствовали образованию залежей каменного угля.
• Пермское вымирание завершило палеозойскую эру.