10.6. Появление царств растений и животных

В процессе формирования биосферы эукариоты еше в протеро­ зое разделились на растительные и животные клетки. Как считает большинство биологов, их следует различать: 1) по структуре клеток и их способности к росту, 2) способу питания, 3) способности к движению. При этом отнесение живого существа к тому или иному царству следует проводить не по каждому отдельному основанию, а по совокупности всех трех признаков, поскольку между растениями и животными существуют переходные типы, обладающие свойства­ ми как растений, так и животных. Так, например, кораллы, моллю­ ски, речные губки всю жизнь остаются неподвижными, как расте­ ния, но по двум другим признакам их относят к животным. Суще­ ствуют насекомоядные растения, которые по способу питания от­ носятся к животным. Есть также живые организмы, которые пита­ ются, как растения, а двигаются — как животные. В настоящее время на Земле существует 500 тыс. видов растений и 1,5 млн. ви­ дов животных, в том числе позвоночных — 70 тыс.-,-птиц т- 16 тыс., млекопитающих— 12 540 видов.

Образование и развитие растений

Растительные клетки покрыты жесткой целлюлозной оболоч_ кой, которая, с одной стороны, защищает их от неблагоприятных воздействий окружающей среды, но с другой стороны, не дает им свободно перемещаться в поисках пищи. Эволюция растительных клеток была связана с совершенствованием процесса фотосинтеза, дававшего им все необходимые питательные вещества. Тем не ме­ нее, среди растений существовали не только автотрофы, но и гете- ротрофы, взаимно дополнявшие друг друга.

Самыми первыми растениями на планете были одноклеточные; водоросли разных типов. Они пришли на смену безраздельно гос-, подсшовавшим прокариотам: сине-зеленым водорослям и бактери-. ям. На водорослях природа впервые опробовала половое размножен ние, т.е. слияние ДНК двух индивидов с последующим перераспре-. \ делением генетического материала, вследствие чего потомство но-! лучается похожим на своих родителей, но не идентичным им. Это событие произошло около 900 млн. лет назад.

Затем, 700—800 млн. лет назад, появились первые многоклеточт ные организмы, также относящиеся к водорослям — обширной группе низших водных растений, содержащих хлорофилл и выраб* тываюших органические вещества путем фотосинтеза. Именно на*; эти водоросли приходится наиболее длительный этап в развитии'; зеленых растений. Они же сыграли роль гигантского генератора^ свободного кислорода в атмосферу Земли.

Событием огромной важности стал выход растений на сушу,совершившийся в силуре, около 400 млн. лет назад. Этот факт стал, в свою очередь, предпосылкой для выхода на сушу животных. Считав ется, что еще до массового ныхода растений на сушу в отдельных местах появлялись локальные участки жизни. Такими «островками» ' жизни могли стать побережья мелководных заливов и лагун, места, где вода периодически отступала, оставляя растения. Именно так', появились растения, нижняя часть которых находилась в воде, а верхняя — в воздухе, под прямыми лучами Солнца. Затем растения смогли развить корневую систему, которая позволяла им использо­вать грунтовые воды.

В новых условиях фотосинтез становился более совершенным, так как солнечная энергия не поглощалась водой. Чтобы защитить ся от высыхания, растениям пришлось сформировать восковидную водонепроницаемую оболочку. Кроме того, произошла перестройка организмов, в них появились новые органы и ткани, изменились способы размножения, распространения и т.д. Таким образом, в растительных организмах появились корень, стебель, лист, провес дящие системы, 'Покровные ткани.

272

'Первыми на сушу вышли псилофиты — споровые растения^!»? хожие на плауны. У них еще не было корней и почти не было листь­ев, Псилофиты состояли из длинных ветвящихся зеленых стеблей и покрывали влажную почву суши настоящими зелеными коврами.

С появлением мхов и папоротников количество кислорода в ат­мосфере значительно увеличилось. Кроме того, в период своего расцвета мхи и папоротники создали большое количество пищевых веществ, необходимых для возникновения и развития сухопутных позвоночных животных. В это же время (девон, карбон и пермский периоды — 400—230 млн. лет назад) накапливается огромное количе­ство каменного угля, появляются голосеменные растения, С этого мо­мента поверхность материков стала приобретать современный облик. В мезозое (около 200 млн. лет назад) широко распространяются хвойные, цикадовые, а в меловой период (около 100 млн. лет назад) появляются цветковые растения. Появление цветковых растений стимулировало расцвет насекомых, играющих значительную роль в

их опылении.

После этого лиственные леса стали сосуществовать с появив­шимися ранее хвойными лесами, давшими, в свою очередь, приют папоротникам, боящимся открытого солнца. Таким образом, в со­временном растительном мире наряду с высокоорганизованными растениями сохранились представители более ранних эпох, которых можно назвать «живыми ископаемыми».

Образование и развитие животных

Животная клетка в отличие от растительной имеет эластичную оболочку и поэтому не теряет способности к передвижению. Таким образом, животные клетки имеют возможность активно искать себе пищу. Эволюция животных клеток шла в направлении совершенст­вования способов их передвижения и способов поглощения и вы­деления крупных частиц через оболочку. Сначала пищей служили крупные органические фрагменты, затем куски мертвой ткани и, наконец, поглощение и переваривание целых организмов, свойст* венное хищникам. Их появление резко интенсифицировало естест­венный отбор.

Первые примитивные представители животного царства ведут свое начало от одноклеточных простейших организмов, отделив­шихся от общего ствола с растениями. К сожалению, мы почти ни­чего не можем сказать о них, так как их ископаемые остатки прак­тически не сохранились. Судя по всему, первые представители жи­вотного мира имели общие признаки с одноклеточными зелеными водорослями. Подобные организмы (радиолярии) и сегодня состав­ляют значительную часть планктона морей и океанов.

273

Возникновение животной клетки было связано с переходом к гетеротрофному способу питания. Но он шел постепенно, поэтому существовали и продолжают существовать переходные формы меж­ду растениями и животными. Среди них — жгутиконосцы, которые, как животные, обладают жгутиками — органами передвижения, а как растения — автотрофным или смешанным способом питания. Так, например, и в наши дни существует эвглена зеленая, которая при хорошем освещении и наличии минеральных веществ в ноле ведет себя как типичное растение. Но в темноте или при неблаго­приятных условиях она теряет хлорофилл и подобно животному начинает усваивать из раствора органические вещества.

Как и у растений, важнейшим этапом в эволюции животных стало появление многоклеточных организмов. Скорее всего, пере­ход к многоклеточности был осуществлен через колонии, в которые объединялись некоторые одноклеточные организмы. Вначале все клетки в таких колониях были одинаковыми, но затем началась их дифференциация в соответствии с выполняемыми функциями. Массовое появление многоклеточных животных произошло в позд­нем кембрии. Судя по всему, это были многочисленные морские беспозвоночные организмы — медузоподобные плавающие формы, кишечнополостные, морские черви.

Дальнейшая эволюция многоклеточных организмов шла в на­правлении совершенствования способов их передвижения, дыха­ния, лучшей координации деятельности клеток и т.д.

На следующую ступень в своем развитии животное царство под­нялось с появлением твердых частей тела — раковин и внутреннего скелета. В кембрийских морях были ракообразные, губки, кораллы, иглокожие, моллюски, трилобиты. Твердый скелет служил опорой этим организмам, способствовал увеличению их размеров, делал их более прочными, защищал от физических повреждений. Кроме то­го, твердый скелет мог служить защитой от хищников, которые появились около 450 млн. лет назад.

Около 500 млн. лет появились первые позвоночные .животные. &го наиболее высокоорганизованная, обширная и разнообразная группа животных, включающая рыб, земноводных, пресмыкающих­ ся и млекопитающих. Первые позвоночные появились в воде — ими были рыбы. Современные рыбы делятся на два больших класса — хрящевых и костистых. К хрящевым относятся акулы и скаты. Не­ которые виды акул появились еще в девоне, около 400 млн. лет на­ зад, и с тех пор не менялись. Костистых рыб сегодня большинство, они преобладают в современных водоемах. Для костистых рыб ха­ рактерно наличие плавательного пузыря, регулирующего глубину их погружения.

Следующий шаг в эволюции животных связан с появлеи двоякодышащих рыб, живших в периодически Высыхавших водоемах.

274

Легкие помогали им выжить в периоды засухи. В наши дни сохра­нилось лишь три вида таких рыб. Некоторые пресноводные двояко­дышащие рыбы дали начало земноводным, которые могут далеко уходить от природных водоемов, но для размножения должны воз­вращаться в воду. Это произошло в девоне.

Тогда же, очевидно, появились первые насекомые. У них роль каркаса играл не внутренний скелет, а наружная хитиновая оболоч­ка. Кроме того, насекомые обладают сложной нервной системой, с большим количеством относительно самостоятельных нервных цен­тров. В их жизни большую роль играют врожденные реакции (у по­звоночных — идет развитие головного мозга, что дает возможность преобладания условных рефлексов над безусловными). Предки на­секомых, пауков и скорпионов вышли на сушу сразу вслед за рас­тениями.

Выход животных на сушу был связан с серьезнейшими измене­ниями их форм. Ведь на суше вес тел больше, чем в воде, в воздухе не содержится питательных веществ, которые есть в воде в раство­ренном виде. Кроме того, воздух обладает иной свето- и звукопро­водностью, а концентрация кислорода в нем выше, чем в иоде. Та­ким образом, жизнь должна была адаптироваться к новым услови­ям, выработав соответствующие приспособления. Первыми, полно­стью приспособившимися к условиям суши позвоночными, стали рептилии. Их яйца были покрыты твердой скорлупой, предотвра­щающей высыхание, и снабжены необходимыми запасами пищи и кислорода для развития эмбриона. Первые рептилии были похожи на небольших ящериц. Они начали активное завоевание суши в карбоне (350—285 млн. лет назад). В пермском периоде (285—230 млн. лет назад) они полностью преобладали на суше.

Мезозойская эра (230—67 млн. лет назад) также проходит под властью рептилий, среди которых были как хищники, так и траво­ядные. В триасовом периоде (230—195 млн. лет назад) появились динозавры, размеры которых сильно варьировались — от мелких животных, величиной с кошку, до 30-метровых гигантов, весящих 40—50 т. Динозавры жили на суше (тиранозавры, шуанодоны, сте­гозавры, трицератопсы и др.), в воде (бронтозавры, диплодоки, их­тиозавры, плезиозавры), в воздухе (птерозавры, птеродактили).

В юрском периоде (195—137 млн. лет назад) от одной из ветвей рептилий появились птицы, которых Т. Гексли, в силу их родства с рептилиями, назвал «взлетевшими рептилиями». Птицы, как и реп­тилии, несут яйца, но в меньших количествах, они заботятся о сво­ем потомстве и имеют постоянную высокую температуру тела. Пе­реходной формой между рептилиями и птицами стат археоптерикс.

В конце мелового периода (67 млн. лет назад) произошло мас­совое вымирание мезозойских рептилий. Причина этого до сих пор

275

не ясна, хотя существуют многочисленные версии, среди которых ,- возможное падение гигантского метеорита, вызвавшее глобальное похолодание и изменение климата. В новых условиях преимущество в естественном отборе получили птицы, а также млекопитающие, возникшие в триасовом периоде. Но в те времена они были не­ большими, преимущественно насекомоядными животными. Лишь в кайнозойскую эру начался период их господства на Земле. Это бы­ ло связано с тем, что в условиях похолодания важнейшим условием ., выживания стала теплокровность, обеспечившая постоянную высо- кую температуру тела и постоянство внутренней среды организма. Поскольку млекопитающие являются живородящими животными и вскармливают своих детенышей молоком, это обеспечивает лучшую сохранность молодняка и дает возможность размножения в разно- образных условиях. Кроме того, у них развитая нервная система, способная обеспечить разнообразные формы активного приспособ- ления к окружающей среде.

Первые насекомоядные млекопитающие дали начало плацен- 1 тарным и сумчатым млекопитающим, которые развивались одновременно- В первой половине кайнозоя господствовали сумчатые. Но позже, в неогеновом периоде (27—3 млн. лет назад), они были вытеснены более высокоорганизованными плацентарными млеко­питающими. Поэтому в наши дни сумчатые сохранились лишь в Австралии, Новой Гвинее и Южной Америке. Среди плацентарных млекопитающих были китообразные и грызуны, летучие мыши, приматы и т.д. Существовавшие в то время хищнокопытные разде­лились, дав начало хищникам и копытным животным. Во второй половине кайнозоя плацентарные млекопитающие стали господ­ствующей группой животных.

Эволюция млекопитающих проходила в течение всей кайнозой­ской эры. Большую роль в этом сыграло разделение континентов, что привело к обособлению животных и формированию частично изолированных зоо географических областей, в которых до сих пор сохранились некоторые реликтовые животные. Так, в эпоху господ­ства сумчатых отделилась Австралия, сохранившая представителей этих животных до наших дней. Отделившаяся позже Южная Аме­рика сохранила реликты начала кайнозойской эры, среди которых опоссумы, броненосцы и ленивцы.

Важнейшим этапом в эволюции жизни на Земле стало появле­ние отряда приматов, предки которых были известны с мелового периода. Они походили на современных лемуров. Около 80 млн-лет назад появились приматы, обитавшие на деревьях. В палеогене (67—27 млн. лет назад) приматы разделились на низших и челове­кообразных обезьян. Те, в свою очередь, дали начало непосредст­венным предкам человека.

Таким образом, постепенно в кайнозое сформировались пред­посылки, необходимые для появления человека, в частности, такой предпосылкой явился стадный образ жизни, который вели некото­рые млекопитающие. Стадный образ жизни сформировал привычку будущего социального общения, проходившего без потери индиви­дуальности его членов. Это был значительный шаг вперед по срав­нению с насекомыми, которые тоже жили большими коллективами, но при этом полностью теряли свою индивидуальность. Следующий щаг Жизнь на Земле сделала уже с появлением человека разумного — существа, обладающего способностью к целенаправленному изме­нению окружающего мира, созданию собственного искусственного мира культуры.

Литература для самостоятельного изучения

1. Афанасьев В.Г. Мир живого: системность, эволюция и управ­ление. М., 1986.

2. Барг О.А. Живое в едином мировом процессе. Пермь, 1993,

3. Вернадский В.И. Начало и вечность жизни. М., 1989-

4. Вопткевач Г.В. Возникновение и развитие жизни на Земле. М., 1988.

5. Вопткевач Г.В. Рождение Земли. Ростов-на-Дону, 1996.

6. Ганты Т. Жизнь и ее происхождение. М., 1984.

1975.

7. История биологии с начала XX века до наших дней. М.,

8. Колчиискии Э.И. Эволюция биосферы. Л., 1990.

9. Опарин А.И. Возникновение жизни на Земле. М., 1957.

10. Проблемы возникновения и сущности жизни. М., 1973.

11. Фолсом К.Э. Происхождение жизни. М., 1982.

12. Шредингер Э. Что такое жизнь? М., 1972.

13. Югай Г.А. Общая теория жизни. М., 1985.