Отпечатки жизни. 25 шагов эволюции и вся история планеты - Дональд Протеро

Посвящаю эту книгу нашим великим

популяризаторам и защитникам науки

Нилу Шубину

Биллу Наю

Нилу Деграссу Тайсону

и покойным Карлу Сагану и Стивену Джею Гулду

История жизни на Земле удивительно сложна. В настоящее время на нашей планете обитают от 5 до 15 миллионов видов живых существ. Поскольку свыше 99% когда-либо существовавших видов уже вымерли, можно сделать вывод, что на Земле успели пожить сотни миллионов биологических видов, если не больше, с тех пор как зародилась жизнь — а это произошло 3,5 миллиарда лет назад или даже раньше.

Поэтому выбрать всего 25 окаменелостей, чтобы на их примере представить сотни миллионов вымерших видов, — непростая задача. Я сосредоточился на окаменелостях, знаковых в истории эволюции. Они демонстрируют ключевые этапы зарождения крупных групп биологических видов либо иллюстрируют эволюционные переходы от одной группы к другой. Кроме того, жизнь — это не просто возникновение новых групп видов, а поразительное проявление разнообразных адаптаций, в ходе которых менялись размеры организмов, занимаемые ими экологические ниши и среда обитания. Поэтому я выбрал несколько «экстремальных» ископаемых форм, демонстрирующих, чего может достичь биология. Вы познакомитесь и с крупнейшим наземным животным, и с самым большим сухопутным хищником, и с некоторыми гигантскими морскими тварями, когда-то бороздившими океан.

Естественно, такой сложный подход вынуждает игнорировать многих существ, поэтому я мучительно выбирал, кого описать, а кого пропустить. Старался подобрать окаменелости, относительно хорошо сохранившиеся и известные. Таким образом, были исключены многие виды, останки которых слишком фрагментарны, чтобы уверенно их интерпретировать. Учитывая интересы широкого круга читателей, я отдавал предпочтение динозаврам и позвоночным. Прошу прощения у всех моих знакомых палеоботаников и микропалеонтологов — за то, что обделил их дисциплины, посвятив обеим всего по главе.

Надеюсь, вы простите мне мои грехи, деяния и недеяния и уделите внимание существам, истории о которых я хочу вам рассказать. Пусть они сделают вашу жизнь ярче!

Благодарю Патрика Фитцджеральда (Patrick Fitzgerald), Кэтрин Шелл (Katherine Schell) и Ирэн Пэвитт (Irene Pavitt) из издательства Columbia University Press — за их помощь в этом проекте. Моя особая признательность Патрику — за то, что предложил мне эту идею и сделал много ценных замечаний. Ещё благодарю Брюса Либермана (Bruce Lieberman) и Дэвида Арчибальда (David Archibald) — за то, что вычитали готовый черновик этой книги, а также Майка Эверхарта (Mike Everhart) и Тома Хольтца (Tom Holtz) — за рецензирование отдельных глав. Особенно признателен Даррену Нэйшу (Darren Naish) — за его энциклопедические знания о наземных позвоночных (тетраподах), что позволило ему тщательно проверить 15 последних глав. Людей, которые любезно предоставили фотографии и иллюстрации для этой книги, я благодарю в соответствующих местах. Спасибо Тамуре Нобумичи (Nobumichi Tamura), Карлу Бьюэллу (Carl Buell) и Мэри Персис Уильямс (Mary Persis Williams) за их изумительные рисунки, украшающие эту книгу.

Кроме того, благодарю моих сыновей Эрика, Закари и Габриэля за любовь и поддержку, которой они меня окружили, пока я писал книгу. Особая благодарность моей восхитительной жене, доктору Терезе Левель (Teresa LeVelle) за её поддержку и мотивацию, а также за то, что помогала мне выкраивать время, чтобы закончить книгу в срок.

Следовательно, если эта теория верна, то не может быть сомнения в том, что прежде, чем отложился самый нижний кембрийский слой, прошли продолжительные периоды... и мир изобиловал живыми существами... На вопрос, почему мы не находим богатых ископаемых отложении, относящихся к этим предполагаемым древнейшим периодам... я не могу дать удовлетворительного ответа.

Когда Чарльз Дарвин в 1859 году опубликовал свой труд «О происхождении видов», палеонтологическая летопись являлась слабым местом его аргументации. На тот момент не было известно практически ни одно ископаемое, которое можно было бы с уверенностью причислить к переходным звеньям. В частности, ни одной из окаменелостей, о которых пойдёт речь в этой книге. Первой подходящей окаменелостью такого рода стал археоптерикс, которого предстояло открыть в 1861 году (см. главу 18). Ещё более тревожным представлялось отсутствие каких-либо окаменелостей, датируемых ранее кембрия — самого первого периода палеозойской эры, начавшегося около 550 млн лет назад (см. иллюстрацию на фронтисписе). Разумеется, в середине XIX века палеонтологическая летопись ещё была мало изучена: к тому моменту историю окаменелостей детально отслеживали всего около 60 лет. Кроме того, Дарвина озадачил тот факт, что в немногочисленных докембрийских отложениях, где были найдены древнейшие трилобиты, отсутствовали окаменелости, которые бы отражали переход от примитивных существ к трилобитам и другим организмам кембрия. Дарвин чётко отмечает это во фразе, вынесенной в эпиграф данной главы.

Учёный связывал загадочное отсутствие окаменелостей с «несовершенством геологического разреза» и маловероятной возможностью, что большинство организмов вообще не фоссилизируются. В сущности, он был прав. Дарвин обратился с этим вопросом к коллегам-учёным, и на протяжении следующих ста лет палеонтологи отчаянно пытались отыскать какие-либо окаменелости старше трилобитов.

Многим геологам уже известны проблемы, связанные с окаменелостями докембрийского периода. Большинство докембрийских слоёв настолько древние и находятся на таких глубинах, где под действием высоких температур и сильнейшего давления давным-давно превратились в метаморфические породы. При этом все окаменелости, которые могли в них сохраниться, разрушились. Большинство действительно древних пород подверглись эрозии — ещё одной разрушительной силе. Даже там, где степень сохранности относительно хорошая, древнейшие породы скрыты под наслоениями более молодых, поэтому почти везде на Земле они редко выходят на поверхность. Все названные факторы противоречат идее о том, что мы могли бы извлекать окаменелости из докембрийских слоёв с тем же успехом, что и из кембрийских.

Однако есть и другая проблема. Оказывается, в условиях докембрийской окружающей среды (когда почти не было кислорода и отсутствовал озоновый слой) древнейшие организмы, видимо, долго не могли отращивать раковины и другие жёсткие органы. Действительно, на протяжении 2 млрд лет мир был «населён» бактериальной биоплёнкой и (гораздо позже) водорослями, которые росли на мелководье у побережий и покрывали камни (рис. 1.1). В докембрийских породах есть окаменелости, но большинство из них микроскопичны. Чтобы увидеть желаемое, надо тщательно перетирать тонкие каменные срезы, а потом рассматривать их с большим увеличением. Практикующий геолог просто не заметит окаменелости в большинстве докембрийских пород.