§ 27. Развитие жизни на Земле в фанерозое

Определения и обозначения

Фанерозой — эон геологической истории Земли, начавшийся около 541 млн лет назад и продолжающийся по сей день. Название переводят как «явная жизнь»: в породах этого времени заметны многочисленные ископаемые остатки организмов. Фанерозой объединяет три эры и позволяет проследить историю жизни от древних морских сообществ до современности.

Палеозой — первая эра фанерозоя, время активного освоения морей и постепенного выхода жизни на сушу. В него входят кембрий, ордовик, силур, девон, каменноугольный период и пермь. В эту эру появились наземные растения и позвоночные, а в конце произошло массовое вымирание, сильно изменившее состав живых сообществ.

Мезозой — эра между палеозоем и кайнозоем, часто называемая временем господства пресмыкающихся. Она делится на триас, юру и мел; в мезозое появились первые птицы и млекопитающие, а позднее распространились покрытосеменные растения. Знание этих признаков помогает соотнести ископаемые находки с определённым этапом истории Земли.

Кайнозой — современная эра развития жизни, начавшаяся после мезозоя. Её периоды — палеоген, неоген и четвертичный период; в это время широко распространились млекопитающие и покрытосеменные. Кайнозой нужен для понимания происхождения современных сообществ и появления человека.

Как это устроено

Границу начала фанерозоя проводят около 541 млн лет назад, потому что с этого времени в ископаемой летописи становится значительно больше остатков организмов с твёрдыми частями тела. Раковины и скелеты сохраняются в породах лучше, чем мягкие ткани, поэтому их можно обнаружить и сравнить. Это не означает, что жизнь возникла именно тогда: она существовала и раньше, в докембрии, но её ранняя история отражена в летописи менее полно. Поэтому фанерозой отличается прежде всего обилием и разнообразием доступных для изучения ископаемых свидетельств.

Переход от морской жизни к освоению суши происходил постепенно, поскольку наземная среда предъявляла новые требования. Организмам требовались защита от высыхания, способы получать воду и питательные вещества, а также опора для движения против силы тяжести. Растения осваивали влажные участки суши и создавали пищевую основу для наземных животных; вслед за ними распространялись членистоногие и позднее позвоночные. Поэтому выход на сушу — не одно событие, а последовательность изменений у разных групп.

В палеозое сначала особенно разнообразной стала жизнь в морях: там распространялись беспозвоночные и рыбы. Затем появились наземные растения, а за ними — членистоногие и позвоночные, способные жить вне воды. Развитие растительности и формирование лесов изменили среду: появились новые источники пищи и местообитания. В конце перми резкий кризис привёл к массовому вымиранию; его причины связывают с масштабными изменениями климата и природных условий, а последствия затронули множество групп.

В мезозое важную роль играли пресмыкающиеся, включая динозавров, но развитие жизни не ограничивалось ими. Появились первые птицы и млекопитающие, а в меловом периоде широко распространились покрытосеменные — растения, у которых семена развиваются внутри плода. В конце мезозоя массовое вымирание привело к исчезновению нептичьих динозавров и многих других организмов. Освободившиеся экологические роли могли занять пережившие кризис группы, что создало условия для их дальнейшего распространения.

В кайнозое разнообразие млекопитающих и птиц увеличивалось, а покрытосеменные стали важной частью растительного покрова. Эти изменения происходили на фоне меняющегося климата: менялись температура, площади лесов и открытых пространств, а позднее наступали оледенения. Разные условия благоприятствовали разным способам жизни и влияли на расселение организмов. В ходе кайнозоя возник человек, а его история стала частью позднего этапа развития жизни на Земле.

Крупные этапы развития жизни в фанерозое

Сначала найдите нужную эру, затем сопоставьте её периоды и характерные организмы. Сочетание нескольких признаков надёжнее, чем попытка определить время по одной группе. Например, первые птицы указывают на мезозой, а широкое распространение млекопитающих характерно для кайнозоя.

Разбор задач

Задача 1. Расположите выход растений на сушу, появление птиц и распространение покрытосеменных в хронологическом порядке и укажите соответствующие эры. Здесь важно не смешивать первое появление группы с её последующим распространением. Сверим каждое событие с крупными этапами геологической шкалы.

1. Выход растений на сушу относится к палеозою: наземная растительность появилась раньше наземных позвоночных.
2. Первые птицы появились в мезозое, когда господствовали пресмыкающиеся.
3. Покрытосеменные возникли в мезозое и широко распространились позднее, в том числе в кайнозое; в условии спрашивается именно об их распространении.

Ответ: сначала выход растений на сушу в палеозое, затем появление птиц в мезозое, после этого широкое распространение покрытосеменных, начавшееся в мезозое и продолжившееся в кайнозое. При таком сравнении следует различать появление группы и этап её широкого распространения.

Задача 2. В ископаемых остатках обнаружены господствовавшие крупные пресмыкающиеся, ранние птицы и млекопитающие. Определите эру и обоснуйте ответ. Каждый из перечисленных признаков по отдельности может быть недостаточен, поэтому нужно оценить их сочетание. Затем сопоставим его с известными особенностями трёх эр фанерозоя.

1. Крупные пресмыкающиеся, включая динозавров, характерны прежде всего для мезозоя.
2. Первые птицы и млекопитающие также появились в мезозое, поэтому их наличие согласуется с первым признаком.
3. Кайнозой не подходит как ответ: в нём млекопитающие широко распространились, но господство нептичьих динозавров к нему не относится.

Ответ: это мезозой. Решение основано на сочетании господства крупных пресмыкающихся с присутствием ранних птиц и млекопитающих, а не на одном признаке вне контекста.

Задача 3. Сравните массовые вымирания в конце палеозоя и в конце мезозоя: какие группы пострадали и какие возможности появились после кризисов? Массовое вымирание — это геологически быстрое исчезновение большого числа видов, но оно не обязательно уничтожает всю жизнь. Причины конкретных кризисов различались, поэтому не стоит объяснять их одной и той же причиной.

1. В конце палеозоя, на границе перми и триаса, исчезло множество морских и наземных организмов; это одно из крупнейших известных вымираний.
2. В конце мезозоя, на границе мела и палеогена, вымерли нептичьи динозавры и многие другие группы. Птицы, являющиеся ветвью динозавров, сохранились.
3. После обоих кризисов пережившие их организмы могли осваивать местообитания и экологические роли, оставшиеся без прежних обитателей. Это способствовало последующему разнообразию некоторых групп, но не означает, что вымирание было для них неизбежным преимуществом.

Ответ: оба события резко перестроили сообщества, но затронули их по-разному. После конца мезозоя особенно широко развивались млекопитающие и птицы; после пермского кризиса жизнь также восстановилась, однако состав сообществ изменился. Масштаб и скорость восстановления зависели от условий среды и особенностей переживших вымирание организмов.

Типичные ошибки

Считать фанерозой отдельной эрой — ошибка в масштабе геологического времени. Её часто допускают, потому что слово встречается рядом с названиями эр и периодов. Проверьте себя: фанерозой — эон, внутри которого выделяют палеозой, мезозой и кайнозой.

Сводить выход жизни на сушу к появлению наземных позвоночных — значит пропустить более ранние этапы освоения среды. Причина путаницы в том, что позвоночных легче сопоставлять с привычными животными. Проверка проста: наземные растения и беспозвоночные начали осваивать сушу раньше, чем позвоночные животные.

Относить динозавров к кайнозою неверно: господство нептичьих динозавров относится к мезозою, а его конец отмечен массовым вымиранием. Ошибка может возникнуть из-за того, что именно в кайнозое широко распространились многие современные группы. Чтобы проверить ответ, сверьте динозавров с периодами триас, юра и мел, относящимися к мезозою.

Объяснять смену господствующих групп только их «превосходством» слишком упрощённо. Распространение зависит не только от строения организма, но и от климата, местообитаний, конкуренции и массовых вымираний. Проверяйте объяснение вопросом: какие условия изменились и какие возможности они открыли разным группам?

Связь с другими темами

Для изучения фанерозоя нужны понятия геологической шкалы и различие между эоном, эрой и периодом. Также пригодятся основы эволюции и естественного отбора: они помогают объяснять, почему группы организмов менялись и распространялись в разных условиях. Эта тема связана с происхождением современных групп, эволюцией человека и анализом ископаемых остатков. По ископаемым можно сравнивать организмы и устанавливать последовательность их появления.

Что запомнить

• Фанерозой начался около 541 млн лет назад и продолжается в настоящее время.
• Фанерозой подразделяется на палеозой, мезозой и кайнозой.
• Освоение суши происходило постепенно и охватывало разные группы организмов.
• Массовые вымирания меняли состав сообществ и открывали возможности для развития других групп.
• Мезозой завершился вымиранием нептичьих динозавров.
• В кайнозое широко распространились млекопитающие и покрытосеменные.