По следам Чарльза Дарвина
Растения впервые выбираются на сушу и вскоре совершают существенный прогресс в адаптации к не морской среде обитания.
Внезапно – и без образования промежуточных форм – возникают первые многоклеточные животные. Появляются трилобиты, которые в течение многих веков оставались преобладающим видом морской фауны. Для морских животных наступила эпоха трилобитов.
В завершающий период этого этапа значительные части Северной Америки и Европы выступили из-под воды. Земная кора временно стабилизировалась; горы – или, скорее, возвышенности – поднялись вдоль атлантического и тихоокеанского побережий, над островами Вест-Индии и южной частью Европы. Весь Карибский регион высоко поднялся над уровнем моря.
390.000.000 лет тому назад произошло дальнейшее поднятие суши. В некоторых районах восточной и западной Америки и западной Европы встречаются пласты отложений этого времени, причем это древнейшие породы, содержащие ископаемых трилобитов. Через несколько миллионов лет Тихий океан начал заполнять американские континенты. Погружение земли происходило в основном вследствие адаптации коры, хотя свою роль сыграло также латеральное растяжение суши, или оползание континентов.
380.000.000 лет тому назад Азия стала проседать при кратковременном поднятии других континентов. Однако по мере развития этой эпохи формирующийся Атлантический океан совершал глубокие вторжения во все примыкавшие береговые линии. Северные атлантические, или арктические, моря в то время соединялись с водами южного Мексиканского залива. Когда это южное море вошло в Аппалачскую впадину, его волны разбивались на востоке о горы такие же высокие, как Альпы; но в целом континенты представляли собой однообразные низменности, начисто лишенные какой-либо живописности.
370.000.000 лет тому назад произошло обширное и почти полное затопление Северной и Южной Америки, вслед за которыми под воду ушли Африка и Австралия. Только некоторые части Северной Америки оставались выше уровня мелководных кембрийских морей. Спустя пять миллионов лет моря отступили перед поднимавшейся сушей. И все эти процессы погружения и подъема суши были лишены драматизма, медленно протекая на протяжении миллионов лет.
Относящийся к этой эпохе пласт, содержащий ископаемые остатки трилобитов, то здесь, то там выходит на поверхность всех континентов, за исключением центральной Азии. Обычно эти породы залегают горизонтально, однако в горах они расположены наклонно и деформированы из-за сжатия и образования складок. Во многих местах такое сжатие изменило первоначальный характер этих отложений. Песчаник превратился в кварц, глинистый сланец – в аспидный сланец, а известняк – в мрамор.
360.000.000 лет тому назад продолжался прирост суши. Северная и Южная Америка поднялись на значительную высоту. Поднялась западная Европа и Британские острова, за исключением некоторых частей Уэльса, находившихся глубоко под водой. Крупные ледники отсутствовали в течение этой эпохи. Предполагаемые ледниковые отложения, которые встречаются в связи с этими пластами в Европе, Африке, Китае и Австралии, объясняются изолированными горными ледниками или сдвигом более поздних ледниковых наносов. Мировой климат был океаническим, а не континентальным. Южные моря были теплее, чем сегодня, простираясь к северу, через Северную Америку, вплоть до полярных регионов. Гольфстрим проходил через центральную часть Северной Америки и отклонялся к востоку, омывая и согревая берега Гренландии и превращая этот покрытый сегодня ледяным панцирем континент в настоящий тропический рай.
Морская жизнь была примерно одинаковой по всему миру и состояла из морских водорослей, одноклеточных, простейших губок, трилобитов и других ракообразных – креветок, крабов и омаров. К концу этого периода появились три тысячи разновидностей плеченогих, из которых сохранились только двести. Эти животные представляют собой одну из тех разновидностей древней жизни, которые дошли до наших дней практически в неизменном виде.
Однако преобладающими живыми существами были трилобиты. Эти разнополые животные существовали во многих видах. Будучи плохими пловцами, они лениво качались на поверхности или ползали по морскому дну, скручиваясь для самозащиты при нападениях появившихся впоследствии врагов. Они увеличились в длину от двух дюймов до одного фута и разделились на четыре отчетливые группы: плотоядных, травоядных, всеядных и «грязеедов». Умение последних существовать в основном за счет неорганической материи, а они являлись последней группой многоклеточных животных, обладавших такой способностью, объясняет огромное увеличение их популяции и долгое существование.
Так выглядела биологическая картина Земли при завершении этого длительного периода мировой истории, охватывающего пятьдесят миллионов лет и названного нашими геологами кембрием.
Эпоха беспозвоночных
Характерные для этого времени периодические явления поднятия и затопления происходили постепенно и были лишены зрелищности, сопровождаясь разве что незначительной вулканической деятельностью. В течение всех этих чередующихся поднятий и депрессий суши история изначального азиатского континента не во всём совпадала с историей других частей суши. Он не раз затоплялся, погружаясь то с одной, то с другой стороны, что было особенно характерно для начального этапа. Однако здесь нет однородных отложений пород, которые можно встретить на других континентах. В последние эпохи Азия была самым устойчивым из всех массивов суши.
350.000.000 лет тому назад начался период великих затоплений всех континентов, за исключением центральной Азии. Раз за разом суша уходила под воду; только прибрежные возвышенности оставались над этими мелководными, но обширными и изменяющими свои очертания внутренними морями. Этот период характеризовался тремя крупными наводнениями, но еще до его окончания континенты вновь поднялись, причем общая поверхность суши на пятнадцать процентов превысила существующую сегодня. На большую высоту поднялся карибский регион. В Европе этот период оставил мало следов, так как колебания суши – при большей вулканической активности – были здесь менее значительными.
340.000.000 лет тому назад произошло новое обширное погружение суши, не затронувшее только Азию и Австралию. Воды океанов повсеместно смешались. Это был великий период известняка, причем большая часть этой породы откладывалась выделяющими известь водорослями.
Спустя несколько миллионов лет из-под воды стали появляться крупные части Северной и Южной Америки, а также Европы. В западном полушарии остался только рукав Тихого океана над Мексикой и нынешними районами Скалистых Гор, но к концу этой эпохи атлантическое и тихоокеанское побережья вновь стали погружаться.
330.000.000 лет тому назад во всём мире начался период относительной стабильности, причем значительная часть суши находилась над поверхностью воды. Единственным нарушением земного спокойствия стало извержение огромного североамериканского вулкана в восточной части Кентукки – одно из мощнейших проявлений вулканической деятельности в истории нашего мира. Этот вулкан покрыл площадь в пятьсот квадратных миль слоем пепла толщиной от пятнадцати до двадцати футов.
320.000.000 лет тому назад произошло третье крупное наводнение этого периода. Вода покрыла всю поверхность суши, затопленной во время предыдущего наводнения, во многих направлениях вторгаясь еще дальше вглубь Америки и Европы. Восточные части Северной Америки, и западная Европа ушли под воду на глубину от 10.000 до 15.000 футов.
310.000.000 лет тому назад суша вновь поднялась на значительную высоту во всём мире, за исключением южных частей Северной Америки. Появилась Мексика, в результате чего образовался Мексиканский залив, сохранивший с тех пор свои очертания.
Жизнь этого периода продолжает свое развитие. Планета в очередной раз становится относительно спокойной и мирной; климат продолжает оставаться мягким и ровным; наземные растения мигрируют всё дальше от морских берегов. Жизненные формы успешно развиваются, хотя ископаемые растения этого периода встречаются редко.
Этот период стал великой эпохой индивидуальной эволюции животных организмов, хотя многие из принципиальных изменений – такие, как переход от растительной жизни к животной, – произошли раньше. Об уровне развития морской фауны говорит то, что среди ископаемых, содержащихся в отложениях этого периода, представлены все формы жизни до позвоночных. Еще не появились наземные животные, за исключением некоторых видов червей, зарывавшихся в землю на морских побережьях, как не произошло еще и повсеместного распространения растений. В воздухе всё еще было слишком много двуокиси углерода для появления существ с атмосферным типом дыхания. На начальном этапе развития все животные, за исключением некоторых наиболее примитивных форм, прямо или косвенно зависят от растительной жизни.
Господствующей группой оставались трилобиты. Эти маленькие животные существовали в десятках тысяч видов и были предшественниками современных ракообразных. У некоторых видов было от двадцати пяти до четырех тысяч мельчайших глазков; у других глаза редуцировались. К концу этого периода трилобиты господствовали в морях вместе с некоторыми другими видами беспозвоночных. Однако они полностью вымерли в начале следующего периода.
Широко распространились выделяющие известь водоросли. Существовали тысячи видов, ставших предшественниками кораллов. В изобилии были представлены морские черви, и существовало много разновидностей медуз, которые с тех пор вымерли. Появились кораллы и более поздние разновидности губок. Хорошего развития достигли головоногие, сохранившиеся в виде современных перламутровых моллюсков наутилусов, осьминогов, каракатиц и кальмаров.
Существовало много разновидностей раковинных, чьи раковины не были столь необходимы для защиты, как в последующие эпохи. В древних морях водились брюхоногие, включавшие моллюсков с цельной раковиной, береговых и прочих улиток. Двустворчатые брюхоногие, сохранившиеся на протяжении прошедших миллионов лет, объединяют пресноводных и морских моллюсков, устриц и гребешков. Появились и плеченогие, и эти организмы, внешне напоминающие двустворчатых, обитали в древних морях во многом так же, как и сегодня; их створки уже были оснащены замками, пазами и иными защитными приспособлениями.
На этом заканчивается история эволюции в течение второго продолжительного периода морской жизни, который известен нашим геологам как ордовик.
Период кораллов
300.000.000 лет тому назад начался очередной длительный период затопления суши. Вторжение древних силурийских морей в южном и северном направлениях привело к поглощению большей части Европы и Северной Америки. Суша ненамного выступала над уровнем моря, поэтому многочисленных прибрежных отложений не было. Моря кишели существами с известковыми раковинами, и оседание этих раковин на морское дно постепенно привело к образованию мощных пластов известняка. Это стало первым обширным отложением известняка, которое охватывает практически всю Европу и Северную Америку, но лишь в некоторых местах выходит на поверхность земли. Толщина этой древней породы достигает в среднем тысячи футов, однако многие такие отложения со временем были деформированы из-за опрокидывания пластов, катаклизмов и сбросообразования, а другие превратились в кварц, сланец и мрамор.
В горных породах этого периода не встречается ни кремень, ни лава, за исключением того, что было извергнуто огромными вулканами южной Европы и восточных районов штата Мэн, а также лавовых потоков в Квебеке. Вулканическая деятельность в основном осталась в прошлом. Это было время великих водных отложений; горообразования практически не происходило.
290.000.000 лет тому назад море в основном уже покинуло континенты, а дно окружающих океанов опускалось. Массивы суши оставались почти в неизменном виде вплоть до очередного затопления. На всех континентах начинались ранние горообразующие движения, и самыми значительными из этих поднятий коры были Гималаи в Азии и громадные Каледонские горы, простиравшиеся от Ирландии через Шотландию и далее к Шпицбергену.
Месторождения этого периода богаты газом, нефтью, цинком и свинцом. Газ и нефть образуются из громадных скоплений растительного и животного вещества, отложившегося в течение предыдущего затопления суши, в то время как минеральные отложения являются следствием образования осадков в стоячих массивах воды. К этому периоду относятся многие отложения каменной соли.
Трилобиты быстро убывали, их место заняли более крупные моллюски – головоногие. Эти животные, достигавшие пятнадцати футов в длину и одного фута в диаметре, стали властелинами морей. Этот вид животных появился внезапно и стал преобладающей формой морской жизни.
Океанический климат оставался мягким и ровным, и берега полярной суши омывались теплыми морями. Ископаемые остатки плеченогих и других форм морской жизни можно обнаружить в этих отложениях вплоть до Северного полюса. Продолжала увеличиваться численность брюхоногих, плеченогих, губок и рифообразующих кораллов.
Конец этой эпохи стал свидетелем второго нашествия силурийских морей с новым смешением вод южного и северного океанов. Головоногие были господствующими представителями морской жизни, в то время как сопутствующие формы жизни постепенно развивались и дифференцировались. Однако к концу этой эпохи моря стали настолько солеными, что уцелела лишь малая часть их обитателей.
К концу заключительного силурийского затопления значительно увеличилась численность иглокожих – морских лилий, – о чём свидетельствуют отложения криноидного известняка. Почти полностью исчезли трилобиты, а моллюски продолжали оставаться царями морей. Значительно ускорилось образование коралловых рифов. В эту эпоху, в наиболее благоприятных местах, впервые появились примитивные водные скорпионы. Вскоре после этого, и внезапно, появились истинные скорпионы – животные, обладающие собственно атмосферным типом дыхания.
Этим завершается третий период в развитии морской жизни, охватывающий двадцать пять миллионов лет и известный нашим исследователям как силур.
Эпоха рыб
В многовековой борьбе между сушей и водой, сравнительно чаще – и на более долгое время – победителем оказывалось море, но время суши было уже не за горами. Кроме того, процесс континентального дрейфа был еще далек от своего завершения, и временами практически вся мировая суша соединялась тонкими перешейками и узкими перемычками.
С поднятием суши по окончании силурийского наводнения завершается важный период в развитии мира и эволюции жизни. На земле наступает новая эпоха. Голый и непривлекательный ландшафт прежних эпох покрывается роскошной зеленью, и в недалеком будущем предстоит появиться первым великолепным лесам.
Чрезвычайное разнообразие морской жизни в эту эпоху объясняется ранним разделением видов, но впоследствии эти различные формы свободно смешивались и объединялись. Плеченогих, которые быстро достигли пика своего развития, сменили членистоногие, и появились первые усоногие раки. Однако важнейшим событием было внезапное появление рыб. Началась эпоха рыб – период в мировой истории, для которого характерны животные позвоночного типа.
270.000.000 лет тому назад все континенты находились выше уровня моря. За многие миллионы лет впервые такое количество суши одновременно находилось над водой; это была одна из величайших эпох прироста суши.
Пять миллионов лет спустя произошло кратковременное наводнение регионов Северной и Южной Америки, Европы, Африки, северной Азии и Австралии, причем в Северной Америке в течение определенного периода времени затопление было почти полным. Возникшие в результате этого пласты известняка достигали в толщину от 500 до 5.000 футов. Эти разнообразные девонские моря простирались сначала в одном направлении, затем в другом, вследствие чего огромное внутреннее арктическое море Северной Америки нашло выход в Тихий океан через северную Калифорнию.
260.000.000 лет тому назад, к концу этого великого периода депрессии суши, Северная Америка была частично покрыта морями, которые одновременно сообщались с тихоокеанскими, атлантическими, арктическими водами и Мексиканским заливом. Отложения, образовавшиеся на этих поздних стадиях первого девонского наводнения, составляют в среднем тысячу футов в толщину. Коралловые рифы, характерные для этого времени, говорят о том, что внутренние моря были прозрачными и мелкими. Такие коралловые отложения видны на берегах реки Огайо недалеко от города Луисвилл в штате Кентукки и, составляя примерно сто футов в толщину, включают более двухсот разновидностей. Эти коралловые образования простираются через территорию Канады и северной Европы до арктических регионов.
Вслед за этими погружениями многие берега поднялись на значительную высоту, так что более древние отложения были скрыты под слоем ила или сланца. Кроме того, слой красного песчаника, характерный для одного из девонских отложений, охватывает значительную часть поверхности земли, встречаясь в Северной и Южной Америке, Европе, России, Китае, Африке и Австралии. Такие красные отложения характерны для засушливых или полузасушливых климатических условий, но климат этой эпохи продолжал оставаться теплым и ровным.
На протяжении всего этого периода суша, находившаяся к юго-востоку от острова Цинциннати, оставалась на значительной высоте над уровнем моря, но огромные части западной Европы, включая Британские острова, были затоплены. В Уэльсе, Германии и других местах Европы толщина девонских пород составляет 20.000 футов.
250.000.000 лет тому назад появились рыбы – позвоночные животные, ставшие одной из важнейших ступеней всего этапа эволюции до появления человека.
Прародителями первых позвоночных были членистоногие, или ракообразные. Предшественниками рыб стали два модифицированных членистоногих; у одного из них было длинное тело, соединявшее голову и хвост, в то время как второй представлял собой бесхребетную и бесчелюстную предрыбу. Однако эти предварительные формы были быстро уничтожены после того, как с севера внезапно появились первые представители позвоночных животных.
К этой эпохе относятся многие из крупнейших истинных рыб; некоторые зубатые разновидности достигали в длину от двадцати до тридцати футов. Современные акулы – единственные сохранившиеся представители этих древних рыб. Оснащенные панцирями и легкими, рыбы достигли своего эволюционного апогея, и до окончания этой эпохи рыбы приспособились как к пресной, так и к соленой воде.
Земля быстро покрывалась новой наземной растительностью. До этого растения в основном росли у воды; теперь же – и внезапно – появилась плодовитая семья папоротников, стремительно распространившихся по поверхности быстро поднимавшейся суши. Вскоре образовались три вида, имевшие два фута в толщину и сорок футов в высоту; позднее появились листья, но у этих первых разновидностей они были лишь в зачаточном состоянии. Существовало много небольших растений, однако их ископаемые остатки не сохранились ввиду того, что они обычно уничтожались появившимися еще раньше бактериями.
В результате постепенного поднятия континентов Северная Америка соединилась с Европой мостами суши, которые простирались до Гренландии. И сегодня Гренландия хранит под своим ледовым панцирем остатки этих древних наземных растений.
240.000.000 лет тому назад части суши в Европе, Северной и Южной Америке начали опускаться. Этим проседанием было отмечено начало последнего и наименее обширного из девонских наводнений. Арктические моря снова переместились к югу, распространившись на большую часть Северной Америки, Атлантика наводнила значительную часть Европы и западной Азии, в то время как южная акватория Тихого океана покрыла большую часть Индии. Это наводнение медленно распространялось и так же медленно отступало. Горы Катскилл вдоль западного берега реки Гудзон представляют собой один из крупнейших геологических памятников этой эпохи на поверхности Северной Америки.
Поднятие континентов продолжалось, и атмосфера насыщалась кислородом. Земля была покрыта обширными зарослями папоротников, поднимавшихся в высоту на сто футов, и необычными деревьями тех дней: в безмолвных лесах не слышно было ни звука, ни шелеста листьев, ибо такие деревья были безлиственными.
Так завершился один из самых продолжительных периодов в эволюции морской жизни – эпоха рыб. Этот период мировой истории продолжался почти пятьдесят миллионов лет и известен нашим исследователям как девон.
Эпоха лягушек
Появление рыб в предыдущую эпоху знаменует собой пик эволюции морской жизни. Начиная с этого времени, всё большее значение приобретает эволюция наземной жизни. В начале этого периода существовали почти идеальные условия для появления первых наземных животных.
220.000.000 лет тому назад многие регионы континентальной суши, включая большую часть Северной Америки, находились выше уровня воды. Земля покрылась пышной растительностью; наступила эпоха папоротников. Углекислый газ всё еще присутствовал в атмосфере, однако его количество уменьшалось.
Вскоре после этого центральная часть Северной Америки заполнилась водой с образованием двух огромных внутренних морей. Прибрежные возвышенности как атлантического, так и тихоокеанского побережья, находились сразу же за современной береговой линией. Немного погодя эти моря соединились, смешав различные формы живых существ, и объединение морской фауны положило начало быстрому и охватившему весь мир упадку морской жизни и открытию последующего периода наземной жизни.
Когда уровень морской воды достиг своего пика, внезапно произошло новое эволюционное событие – неожиданное появление первых наземных животных. Существовали многочисленные виды таких животных, способных жить как на суше, так и в воде. Эти использующие воздушный тип дыхания амфибии произошли от членистоногих, чьи плавательные пузыри превратились в легкие.
Из соленой морской воды на сушу выползли улитки, скорпионы и лягушки. Лягушки и сегодня откладывают свои яйца в воде, а их молодь имеет вид маленьких рыб, головастиков. Этот период мог бы по праву называться эпохой лягушек.
Вскоре появились насекомые, которые – наряду с пауками, скорпионами, тараканами, сверчками и саранчой – быстро распространились на все континенты. Размах крыльев у стрекоз достигал тридцати дюймов. Появилась тысяча видов тараканов, некоторые из которых имели четыре дюйма в длину.
Особенно хорошо были развиты две группы иглокожих, и в действительности они являются руководящими ископаемыми этой эпохи. Высокого развития достигли также питавшиеся моллюсками акулы, господствовавшие в океанах на протяжении пяти миллионов лет. Климат по-прежнему был мягким и ровным; морская жизнь почти не претерпела изменений. Появлялись пресноводные рыбы, а трилобиты исчезали с лица земли. Кораллы встречались редко, и большая часть известняка откладывалась за счет морских лилий. В течение этой эпохи образовались отложения более тонкослойного строительного известняка.
К концу этой эпохи Северная Америка начала подниматься. После короткого перерыва море вернулось, заполнив около половины своего прежнего ложа. Вслед за кратковременным наводнением большая часть земли снова поднялась на значительную высоту над уровнем моря. Южная Америка всё еще соединялась с Европой через Африку.
В эту эпоху стали формироваться Вогезы, Шварцвальд и Уральские горы. Остатки других, более древних гор встречаются по всей Великобритании и Европе.
200.000.000 лет тому назад начались действительно активные стадии каменноугольного периода. Ранние отложения угля формировались в течение двадцати миллионов лет, предшествовавших этому времени, но теперь образование угля происходило в более широких масштабах. Продолжительность собственно эпохи углеобразования составила немногим более двадцати пяти миллионов лет.
Суша периодически поднималась и опускалась вследствие того, что уровень моря колебался из-за процессов, происходивших на дне океана. Неспокойное состояние коры – оседание и подъемы суши – в сочетании с богатой растительностью прибрежных болот способствовали формированию обширных угольных месторождений, вследствие чего этот период известен как каменноугольный. Во всём мире сохранялся мягкий климат.
Присутствие корней деревьев, которые росли в слое глины, лежащем под нынешними пластами угля, говорит о том, что уголь формировался именно в тех местах, где его находят сегодня. Уголь представляет собой сохранившиеся в воде и видоизмененные под давлением остатки пышной растительности, существовавшей в ту далекую эпоху на болотах и затопленных побережьях. Угольные пласты нередко содержат как газ, так и нефть. Торфяные пласты – остатки древней растительности – превратились бы в один из видов угля, если бы подверглись необходимому давлению и высокой температуре. Антрацит претерпел большее давление и нагрев, чем другие виды угля.
