42. Жизнь в палеозойскую эру

Определения и обозначения

Палеозойская эра — этап истории Земли, в течение которого жизнь усложнилась и широко распространилась на суше. Она следует за докембрием и предшествует мезозойской эре; её периоды — кембрий, ордовик, силур, девон, каменноугольный и пермский. Это понятие помогает расположить события развития жизни в правильной последовательности. Палеозой показывает, как организмы постепенно осваивали новые среды обитания.

Трилобиты — древние морские членистоногие, особенно характерные для раннего палеозоя. Их тело состояло из сегментов и было разделено на три продольные части, что и отражено в названии. Трилобиты жили на морском дне или плавали в воде, а их окаменелости помогают изучать древние моря. Они служат примером разнообразия беспозвоночных в раннем палеозое.

Стегоцефалы — древние четвероногие позвоночные, связанные с переходом животных от водного образа жизни к наземному. Они жили у воды и сохраняли зависимость от влажной среды, хотя могли передвигаться по суше. Их изучение помогает понять, как у позвоночных возникли конечности и приспособления для жизни вне воды. Стегоцефалов обычно рассматривают в связи с древними земноводными.

Каменноугольный период — период палеозоя, когда обширные леса и болотистые заросли способствовали образованию залежей каменного угля. Отмершие растения накапливались в болотах, а затем погребались под осадками и постепенно изменялись. Название периода связано именно с крупными угольными залежами. Оно напоминает о том, как условия среды влияли на образование полезных ископаемых.

Как это устроено

В кембрии и ордовике морская жизнь стала заметно разнообразнее: распространились членистоногие, моллюски, иглокожие и другие беспозвоночные, а в морях появились первые позвоночные. Вода защищала организмы от высыхания и поддерживала тело, поэтому многие ранние формы жизни были связаны именно с морской средой. На суше ещё не хватало развитых сообществ растений и животных, способных обеспечить пищу и укрытие. Поэтому ранний палеозой прежде всего известен морскими экосистемами, а не наземными позвоночными.

Освоение суши началось с растений, а затем на неё вышли членистоногие. Переход стал возможен благодаря накоплению кислорода и формированию озонового слоя, ослабившего опасное ультрафиолетовое излучение. Растениям помогали ткани для опоры и проведения воды, а также покровы, уменьшающие её потерю; членистоногим — наружный скелет и способность дышать атмосферным воздухом. Влажные места у водоёмов стали важными промежуточными средами, где организмы могли постепенно приспосабливаться к жизни вне воды.

В девоне широко развивались рыбы, поэтому этот период часто называют периодом рыб. Их разнообразие связано с освоением разных водных местообитаний и способов питания. Среди рыб были кистепёрые формы с мясистыми парными плавниками, внутри которых находились кости и мышцы. Они оставались рыбами, но строение плавников могло помогать передвигаться по мелководью и стало важным этапом в эволюционной истории четвероногих позвоночных.

В каменноугольном периоде тёплый влажный климат способствовал появлению обширных лесов и болотистых зарослей. Растительная масса накапливалась в заболоченных местах и со временем участвовала в образовании угольных залежей. В таких условиях были многочисленны земноводные, которым для размножения требовалась вода. Позднее появились первые пресмыкающиеся: внутреннее оплодотворение и яйца с защитными оболочками позволяли их зародышам развиваться на суше, поэтому размножение стало меньше зависеть от водоёмов.

В пермском периоде природные условия менялись, а некоторые группы организмов сокращались или уступали место новым. На суше распространялись разные пресмыкающиеся и звероподобные формы, в морях продолжали жить беспозвоночные и рыбы. В конце перми произошло массовое вымирание, затронувшее многие морские и наземные группы. Оно стало границей между палеозойской и мезозойской эрами и радикально изменило состав живых сообществ.

Основные этапы развития жизни в палеозое

Читайте таблицу сверху вниз: так видна последовательность периодов и постепенный переход от морских экосистем к освоению суши. Сравнение двух последних столбцов помогает понять, что изменения в морях и на суше шли не одновременно. Отдельные события могли продолжаться несколько периодов, поэтому таблица показывает главные этапы, а не все детали.

Разбор задач

Задача 1. Расположите кембрий, девон, каменноугольный и пермский периоды в хронологическом порядке и назовите по одному характерному событию каждого. Чтобы решить задачу, нужно вспомнить порядок периодов палеозоя и связать каждый с наиболее заметным изменением жизни. Удобно двигаться от ранних периодов к поздним.

1. В общей последовательности палеозоя кембрий предшествует девону, за девоном идут силур и каменноугольный период, а затем пермь.
2. Кембрий можно связать с разнообразием морских беспозвоночных и трилобитов.
3. Для девона характерно широкое развитие рыб; каменноугольный период известен лесами и болотами, а пермский завершился массовым вымиранием.

Ответ: кембрий — девон — каменноугольный — пермский. Характерные события соответственно: разнообразие морских беспозвоночных, расцвет рыб, распространение обширных лесов и массовое вымирание в конце периода.

Задача 2. Древняя рыба имела мясистые парные плавники; с ней связывают происхождение первых наземных позвоночных. Определите группу и объясните её значение. Важно не принять сходство плавников с конечностями за доказательство, что животное уже жило на суше. Нужно отделить образ жизни организма от его эволюционного значения.

1. Мясистые парные плавники с внутренним скелетом указывают на кистепёрых рыб.
2. Такие плавники могли служить опорой и помогать передвигаться в мелководье.
3. Их строение позволяет проследить важный этап эволюции конечностей четвероногих, но сами кистепёрые оставались рыбами.

Ответ: это кистепёрые рыбы. Их особенности помогают объяснить происхождение наземных позвоночных, однако считать их уже наземными животными нельзя.

Задача 3. Сопоставьте появление наземных растений, земноводных и первых пресмыкающихся с периодами палеозоя. Объясните, почему пресмыкающиеся лучше земноводных размножались вне воды. Сначала следует выстроить события от освоения суши растениями до появления наземных позвоночных. Затем нужно сравнить условия развития зародышей у двух групп.

1. Наземные растения появились в силуре и распространялись в последующие периоды.
2. Первые четвероногие, связанные с земноводными, появились в девоне; земноводные особенно многочисленны в каменноугольном периоде.
3. Первые пресмыкающиеся возникли в каменноугольном периоде. Их внутреннее оплодотворение и защищённые яйца позволяли развитию зародыша происходить вне водоёма.

Ответ: растения — силур, первые четвероногие — девон, расцвет земноводных и появление первых пресмыкающихся — каменноугольный период. Пресмыкающиеся меньше зависели от воды, потому что их размножение и развитие зародыша были приспособлены к суше.

Типичные ошибки

Ошибка — считать, что палеозой начался с освоения суши. Её допускают, потому что именно наземные растения и позвоночные кажутся самыми заметными новшествами, но ранние периоды прежде всего связаны с морской жизнью. Проверьте себя: вспомните кембрий и ордовик — в них особенно разнообразны морские беспозвоночные. Освоение суши разворачивалось постепенно позднее.

Ошибка — смешивать появление наземных растений с появлением наземных позвоночных. Растения и животные осваивали сушу в разное время, а между первыми растениями и четвероногими прошли миллионы лет. Такую путаницу вызывает общее слово «освоение». Чтобы проверить ответ, расположите события по периодам: наземные растения — раньше первых четвероногих.

Ошибка — называть кистепёрых рыб наземными животными. Их плавники важны для понимания происхождения конечностей, но кистепёрые оставались рыбами и жили в воде. Сходство строения не означает одинакового образа жизни. Проверка проста: если организм дышит жабрами и относится к рыбам, нельзя объявлять его наземным позвоночным только из-за строения плавников.

Ошибка — объяснять название каменноугольного периода наличием современных лесов из каменного угля. Название связано с образованием крупных залежей каменного угля из древней растительной массы, а не с существованием особых «каменноугольных» деревьев. Путаница возникает из-за буквального прочтения слова. Проверьте себя: связывайте название периода с накоплением и преобразованием растительных остатков в болотах.

Связь с другими темами

Чтобы разобраться в палеозое, нужно знать геохронологическую шкалу: эры делятся на периоды, которые располагаются в определённом порядке. Тема опирается на представления о многоклеточных организмах, разнообразии животных и приспособлении к среде. Эти знания помогают понять, почему выход на сушу требовал новых способов опоры, дыхания и размножения. Позднее они пригодятся при изучении мезозойской и кайнозойской эр, а также дальнейшей эволюции позвоночных.

Что запомнить

• Палеозой — эра крупных изменений в морской и наземной жизни.
• В раннем палеозое особенно разнообразны морские беспозвоночные.
• Освоение суши началось с растений и членистоногих.
• В девоне широко развивались рыбы; кистепёрые важны для понимания происхождения четвероногих.
• В каменноугольном периоде распространились обширные леса и болотистые заросли.
• В палеозое появились первые пресмыкающиеся, способные размножаться без обязательной связи с водой.
• Палеозой завершился массовым вымиранием.