Apakah kehidupan di Bumi berjuta-juta tahun dahulu?

2024 Pengarang: Seth Attwood | [email protected]. Diubah suai terakhir: 2023-12-16 16:12

Peningkatan mendadak dalam bilangan spesies biologi, yang dipanggil "letupan Cambrian", membuka Phanerozoic - aeon "kehidupan eksplisit". Walau bagaimanapun, kehidupan "rahsia" pada era sebelumnya juga sangat pelbagai, yang menimbulkan, antara lain, bentuk gergasi. Menemui rahsia fauna yang luar biasa purba ini dimungkinkan oleh penemuan yang dibuat di Rusia.

Jejak pertama makhluk multiselular bertubuh lembut makroskopik, yang boleh dikaitkan dengan teliti kepada Precambrian, ditemui pada tahun 1860-an di wilayah Newfoundland. Pada abad ke-20, penemuan penting telah dibuat di Namibia dan Australia. Di wilayah negara kita, fosil berasingan ditemui di teras yang diekstrak dari telaga (Ukraine, Crimea, Ural).

Ini adalah cetakan kecil yang menyerupai sama ada cakera atau kek, yang tidak langsung diiktiraf sebagai jejak makhluk hidup: ada yang percaya bahawa kita bercakap tentang kesan proses geologi. Masalahnya ialah pada mulanya tidak mungkin untuk menentukan umur batuan dengan pasti, dan beberapa penyelidik mengaitkan penemuan itu kepada Cambrian, Sillurian, atau Ordovician.

Kepastian hanya muncul pada tahun 1957, apabila cetakan makhluk bernama charnia yang ditemui di Great Britain dengan jelas bertarikh pada era Pracambrian.

Menarik bukan sahaja fakta penemuan mayat sekumpulan besar haiwan Precambrian, tetapi juga fakta bahawa penampilan dan struktur mereka ternyata sangat luar biasa, seolah-olah mereka bercakap tentang kehidupan asing. Tetapi hidupan ini, yang dipanggil Vendian, atau Ediacaran, biota, menjadi penampilan jisim pertama organisma multiselular dalam rekod fosil, mendiami lautan lebih daripada 600 juta tahun yang lalu.

Sejarah lokasi tapak kaki fauna Vendian yang paling luas dan unik bermula pada tahun 1972, apabila pelajar pelatih AV Stepanov menemui beberapa tapak kaki organisma di Semenanjung Onega di muara Sungai Syuzma (Wilayah Arkhangelsk) dan menyampaikan penemuan itu kepada Institut Geologi ANSSSR.

Seorang pekerja institut itu, Profesor B. M. Keller, meneliti cetakan dan mencatat persamaannya dengan cetakan fauna Precambrian dari Namibia. Tidak lama kemudian ekspedisi dihantar ke pantai Laut Putih, oleh semak Syuzma. Tidak mungkin menemui apa-apa di tapak penemuan yang dibuat oleh pelajar itu, bagaimanapun, kira-kira lima kilometer di atas sungai, ekspedisi itu menemui singkapan di tebing curam.

Cetakan baharu ditemui pada bongkah batu pasir yang menonjol. Pada tahun berikutnya, di "dinding" penemu yang curam 15 meter, ekspedisi baru telah diganti, yang termasuk N. M. Chumakov dan pengarang baris ini.

Berbaring dan merangkak

Segala yang kita ketahui tentang fauna Vendian telah datang kepada kita dalam bentuk pelepasan nipis di permukaan batu pasir. Terdapat perwakilan negatif dan positif makhluk ini.

Wend ialah alam simetri tiga rasuk. Tribrachidium adalah contoh klasik makhluk sedemikian (foto di bawah). Dengan ketiadaan musuh semula jadi (wakil fauna Vendian tidak makan antara satu sama lain), tribrachidium berbaring dengan aman di bahagian bawah, dan agar tidak terlepas mikrozarah nutrien yang dibawa oleh arus dari sisi yang berbeza, ia memperoleh tiga bukaan mulut. Kemudian, melalui tiga cabang usus, makanan memasuki badan.

Satu lagi jenis haiwan di Vendian terdiri daripada organisma dengan struktur dua hala, bagaimanapun, tidak seperti haiwan kemudian seperti trilobit, bahagian kanan dan kiri badan makhluk Vendian tidak mempunyai simetri yang sempurna.

Mereka dicirikan oleh simetri pantulan ragut yang dipanggil, apabila "sinar" yang bertentangan diletakkan bertentangan antara satu sama lain dalam corak "papan dam". Foto bawah menunjukkan cetakan haiwan Dickinsonia. Dalam sesetengah organisma jenis ini, sebagai contoh, di Andiva, cephalization jelas kelihatan - pengasingan kawasan kepala, mungkin dengan sel sensitif.

Dilindungi oleh ais dan kapur

Tebing di tebing sungai menjadi tingkap untuk kami ke masa lalu yang tidak dapat dibayangkan. Saya datang ke sana selama beberapa tahun berturut-turut, dan setiap tahun saya memberi kami penemuan baru. Pada musim bunga, ais yang mencair mengoyak dari pantai kepingan pasir baharu dengan kesan era Vendian. Semua ini adalah kali pertama di Rusia - dalam kuantiti sedemikian, dalam kerumitan sedemikian dan dalam pelbagai jenis.

Nampaknya selepas kejayaan saintifik yang luar biasa, sukar untuk mengharapkan apa-apa lagi. Tetapi kami tetap memutuskan untuk melihat sekeliling: Laut Putih adalah besar - tiba-tiba akan ada lokasi baru yang menjanjikan di pantainya. Pilihan jatuh di Pergunungan Musim Sejuk, terletak kira-kira 200 km dari laluan laut dari Syuzma. Di sini, singkapan bukanlah sekeping tebing sungai setinggi 10-15 m, tetapi mendapan lapisan tanah liat dan batu pasir dengan ketebalan yang ketara kira-kira 120 m yang menonjol ke permukaan. Mereka pergi ke kedalaman bumi selama 700 lagi. m.

Era di mana kita hidup dicirikan oleh paras lautan yang luar biasa rendah: sejumlah besar air terikat oleh topi kutub. Pada masa yang lebih panas dan lebih lama, terdapat terlalu banyak air sehingga tidak ada daratan di antara laut Hitam dan Putih sekarang.

Salam dari nenek moyang

Salah satu hipotesis yang paling menjanjikan adalah mengenai haiwan Vendia yang dipanggil Ausia fenestrata - hanya 2 cetakan datang daripadanya dari pantai Laut Putih (dua lagi cetakan serupa ditemui di Namibia).

Fenestrata bermaksud "fenestrated", dan, sememangnya, mengikut cetakan, rupa haiwan ini pada asalnya dipulihkan sebagai sejenis beg, permukaannya dipenuhi dengan lubang besar. Ia kelihatan seperti span, tetapi saiz lubang tidak begitu konsisten dengan hipotesis ini. Kemudian, pemikiran lain datang: bagaimana jika cetakan itu tidak mengekalkan penampilan penuh haiwan itu, tetapi hanya sebahagian daripadanya? Karung dengan "tingkap" sangat menyerupai bakul insang chordates seperti ascidians, kepunyaan jenis tunicata (tunicates).

Dalam Tunicats, bakul berada di dalam, ditutup dengan cangkerang seperti tunik, yang terdiri daripada bahan yang serupa dengan selulosa. Ascidians berkaitan dengan lancelet - haiwan kordat primitif yang terdapat di pangkal pokok semua vertebrata, termasuk, tentu saja, manusia.

Oleh itu, jika hipotesis mengenai pertalian Ausia fenestrata dengan tunicates adalah betul, ini bermakna bahawa dalam sedimen yang berumur 550 Ma kita meraba-raba cabang evolusi dari fauna Vendia kepada manusia.

Dan 25,000 tahun dahulu Dataran Rusia dilitupi dengan ais sehingga latitud Kiev - ia adalah jisim besar yang sentiasa membeku dari atas. Dan kerak bumi mula bengkok di bawah berat ais. Apabila ais pergi, proses sebaliknya bermula: seolah-olah "spring", kerak mula membonjol ke atas, mengangkat dasar lautan purba ke langit.

Pergunungan musim sejuk, tempat kami tiba, masih tumbuh ke atas, mengangkat lapisan tanah liat dan pasir yang lebih tinggi dan lebih tinggi yang pernah terkumpul di bahagian bawah. Dan inilah yang menarik: di sesetengah tempat, strata deposit ini sepanjang hampir kilometer ditembusi oleh paip kimberlite - lubang yang melaluinya magma keluar ke permukaan.

Lubang-lubang ini dipenuhi dengan sebahagian bahan purba yang dicairkan semula, sebahagiannya diubah. Dan di dalamnya, anehnya, terdapat bongkah batu kapur, yang tidak ada di daerah itu. Dan dalam blok - fosil dengan fauna Cambrian dan Ordovician. Dari mana datangnya semua ini?

Jawapannya ternyata mudah: di atas lapisan tanah liat-pasir, selama berjuta-juta tahun, sedimen lain dari lautan kemudiannya terkumpul, tetapi semua sedimen ini kemudiannya dimakan, memelihara serpihan individu bahagian bawah berkapur dalam paip kimberlite. Ketulan batu kapur jatuh di situ selepas dimuntahkan oleh letupan gunung berapi. Setelah memusnahkan sedimen bawah laut Cambrian dan Ordovician, alam semula jadi telah mendedahkan kepada kita sedimen lautan Pracambrian.

Lebih-lebih lagi, disebabkan oleh fakta bahawa mendapan ini diliputi oleh batu-batu lain selama berjuta-juta tahun, strata purba di mana tanah liat dan batu pasir silih berganti adalah sangat segar: tanah liat tidak kehilangan keanjalannya, tidak ada kesan ubah bentuk yang kuat, dan oleh itu. Pergunungan Musim Sejuk berakhir sebagai lokasi unik dengan cetakan fauna Vendia yang nipis dan jelas.

Ascidia dan "bakul"nya

Scrap sebagai alat ilmu

Apabila kami mula menyelidik biota Vendian (dengan cara ini, istilah "Vendian" telah dicadangkan pada tahun 1952 oleh Ahli Akademik BS Sokolov), kami hanya mempunyai beberapa sampel cetakan haiwan misteri ini. Hari ini, terima kasih kepada ekspedisi ke Pergunungan Musim Sejuk, yang tidak berhenti walaupun pada tahun 1990-an, koleksi kira-kira 10,000 sampel telah dikumpulkan di Rusia, dan keutamaan dalam menggambarkannya adalah milik ahli paleontologi Rusia.

Ini adalah koleksi kepentingan dunia, yang termasuk, khususnya, spesimen haiwan tersebut, yang cetakannya juga ditemui di Newfoundland, Ural, Australia dan Namibia.

Bagaimanakah carian cap jari berfungsi? Di ketinggian tebing, sekeping batu pasir menonjol. Tidak jelas sama ada terdapat sesuatu padanya atau tidak. Untuk mengetahui, perlu mengeluarkan beberapa tan sedimen dengan linggis dan penyodok dan membebaskan sebahagian daripada permukaan papak. Kemudian papak dibelah terbuka dan kepingan demi kepingan diturunkan ke bawah.

Blok batu pasir yang berat perlu diseret di belakang. Di bawah, di pantai, serpihan papak dinomborkan dan disatukan. Kemudian mereka membalikkannya. Cetakan, jika ada, berada di sebelah pinggan yang menghadap ke bawah. Tetapi mereka masih tidak dapat dilihat, kerana batu pasir itu ditutup dengan tanah liat.

Kini anda perlu membasuh tanah liat dengan berus dan air dengan berhati-hati dan cari cetakan yang diingini. Penemuan mesti difoto dalam pancaran matahari terbenam, supaya pelepasan kelihatan lebih baik dalam cahaya malap. Sudah dari cerpen ini, jelas bahawa pengekstrakan sampel adalah kerja keras secara fizikal. Tetapi keadaan ekspedisi yang teruk mengimbangi keterujaan gila para penemu yang berpeluang melihat ke dalam halaman misteri sejarah kehidupan di Bumi.

Dalam dunia yang tidak jelas

Ahli paleontologi yang bekerja dengan fauna Phanerozoic sering berurusan dengan fosil sebenar - cengkerang, cengkerang, gigi, tulang, telur fosil. Fauna Vendian dilahirkan sebelum era biomineralisasi aktif yang wujud dalam Kambrium.

Kebanyakan makhluk aneh ini tidak mempunyai rangka, tiada cangkerang keras, tiada cangkerang keras. Badan mereka lembut, selalunya seperti obor-obor, dan beberapa spesies mempunyai perisai dorsal nipis kertas atau sarung chitinous tiub.

Oleh itu, semua yang ditangani oleh pakar fauna Vendian adalah pelepasan pada pasir bersimen, yang pernah menyelubungi badan gelatin, yang hilang hampir tanpa jejak. Oleh itu kesukaran yang luar biasa dalam mentafsir trek ini. Berikut adalah beberapa contoh sahaja.

Salah satu jenis ciri cetakan ialah apa yang dipanggil cakera radial-tine. Pada mulanya, mereka ditafsirkan sebagai kesan organisma seperti obor-obor, yang menerima nama yang sepadan seperti "cyclomedusa". Diandaikan bahawa obor-obor ini tidak berenang bebas, tetapi sentiasa duduk di bahagian bawah (seperti sesetengah spesies moden).

Tafsiran ini berlaku sehingga berhampiran cakera mereka mula mencari cetakan beberapa makhluk yang serupa dengan bulu, selepas itu gambar yang sama sekali berbeza telah dilukis: "cyclomedusa" hanyalah kesan cakera lampiran yang dipanggil. Organisma berkembang dengan cara berikut: larva tenggelam ke bawah, pangkalnya tumbuh, yang secara beransur-ansur ditutup dengan pasir.

Dan sudah dari pangkal batang tumbuh dengan cawangan sisi, dengan bantuan yang diberi makan haiwan. Apabila makhluk itu mati, jejak cakera kekal lebih kerap daripada jejak batang, walaupun yang terakhir boleh mencapai saiz siklopean untuk fauna primitif - sehingga 3 m tinggi dengan diameter cakera kira-kira 1 m.

Satu lagi contoh buku teks ialah Dickinsonia. Cetakan yang ditinggalkan oleh makhluk ini menyerupai daun tumbuhan berurat. Jadi mungkin ini tumbuhannya? Atau cendawan? Atau sesuatu yang lain? Jika ini haiwan, maka di manakah mulutnya terbuka, dan di manakah duburnya? Pengarang baris ini mempertahankan hipotesis bahawa kita bercakap tentang wakil fauna, tetapi selama kira-kira dua dekad saya terpaksa menahan salah faham di pihak ramai rakan sekerja.

Salah satu hujah utama saya berpunca daripada fakta bahawa kesan, yang kita cenderung untuk mengambil jejak seluruh haiwan, sebenarnya hanya dibentuk oleh cangkang nipis seperti kertas yang melaluinya unsur-unsur struktur dalaman "bersinar ". Pada masa yang sama, terdapat beberapa cetakan, yang jelas menunjukkan bahawa sesuatu seperti halo, serupa dengan cetakan tisu lembut, melangkaui zon bergaris.

Walau bagaimanapun, adalah mungkin untuk membuktikan bahawa Dickinsonia adalah milik haiwan hanya apabila kesan merangkak makhluk ini ditemui dan dikaji. Kesan perut yang bergerak semakin kabur. Jika di penghujung laluan Dickinsonia mati, jejak cangkerang itu sama sekali berbeza - jelas. Oleh itu, ini adalah haiwan: ia bergerak secara bebas, nampaknya menyerap makanan dari bahagian bawah dalam bentuk bakteria oleh permukaan perutnya.

Keganjilan Fraktal dan Simetri

Salah satu spesimen pertama fauna Vendia yang diterangkan oleh saintis domestik ialah Vendia. Cetakan itu ditemui dalam teras dari telaga di rantau Arkhangelsk. Haiwan itu mempunyai struktur badan dua hala, dua belah dengan pembahagian yang jelas, yang memungkinkan untuk memanggil makhluk ini "trilobite telanjang" (trilobit sebenar muncul, seperti yang diketahui, dalam Kambrium).

Tetapi walaupun begitu, B. M. Keller menyedari bahawa bahagian kiri dan kanan segmen tidak bertentangan antara satu sama lain, tetapi, seolah-olah, dalam corak papan dam. Fenomena ini, yang saya panggil "simetri pantulan ragut", ternyata sangat biasa di kalangan haiwan Vendian, yang merupakan satu lagi misteri, kerana tiada apa-apa jenis yang diperhatikan dalam Kambrium.

Rupa-rupanya, simetri aneh makhluk dua hala dikaitkan dengan beberapa keanehan pertumbuhan dan perkembangan organisma - mungkin terdapat apa yang dipanggil pertumbuhan lingkaran, ciri, sebagai contoh, tumbuhan dan terdiri daripada pembahagian bergantian satu atau kumpulan lain. daripada sel.

Dalam rankomorphs - organisma seperti bulu jenis cyclomedusa (mereka telah dibincangkan di atas) - bukan sahaja simetri pantulan pandangan diperhatikan, tetapi juga fraktaliti struktur. Tiub memanjang dari batang utama, yang kemudiannya bercabang dengan cara yang sama, dan cawangan baru bercabang lagi.

Charnia adalah salah satu bentuk fauna Vendian yang terkenal. Ia tergolong dalam apa yang dipanggil organisma seperti bulu, dan kemungkinan besar, haiwan yang menjalani gaya hidup terikat. Charnia, serta beberapa bentuk lain yang serupa, kelihatan seperti semak pakis yang tumbuh dari dasar laut.

Cawangan kapal yang memanjang dari batang utama mempunyai struktur fraktal, yang merupakan salah satu ciri ciri fauna Vendian. Terdapat juga makhluk berbentuk tiub di Vendian, sama "berpegang" ke bahagian bawah.

Sebagai tambahan kepada makhluk dua hala dengan simetri pantulan meluncur, organisma menarik dengan simetri tiga rasuk dicatatkan dalam Vendian, yang juga tidak tipikal untuk era berikutnya. Ini termasuk, sebagai contoh, tribrachidium, jejak yang menyerupai swastika tiga sinar yang tertulis dalam bulatan (kemungkinan besar, ini adalah kesan saluran sistem pencernaan yang membawa kepada tiga bukaan mulut).

Ini juga termasuk ventogiruses - ini adalah makhluk bujur telur dengan sistem rongga dalaman yang kompleks berdasarkan tiga ruang.

Sejuk untuk gergasi

Lebih banyak data mengenai kepelbagaian fauna Vendian yang dibawa oleh rekod fosil kepada kita, semakin meruncing persoalan tempat biota Vendian pada pokok evolusi. Siapakah nenek moyang hidupan akuatik yang menakjubkan ini, dan bolehkah anda menjumpai keturunannya di kalangan haiwan pada zaman berikutnya?

Jelas sekali, organisma Vendian bukanlah haiwan multiselular pertama. Di Taman Glasier Negara di Montana (AS) dan di Australia, rantaian cetakan makhluk multiselular yang hidup 1600-1200 juta tahun dahulu telah ditemui. Kesan itu, yang kelihatan seperti rantai manik kecil, dipercayai daripada haiwan laut kolonial jenis polip hidroid.

Kehidupan ini adalah satu bilion tahun lebih tua daripada Vendian, tetapi … tiada kesan pra-Vendian organisma multiselular lain, terutamanya sebarang bentuk nenek moyang, masih belum ditemui. Ini membuatkan seseorang berfikir bahawa, mungkin, kemunculan multiselular dalam haiwan bukanlah satu lompatan evolusi sekali, tetapi sejenis strategi. Sebagai contoh, walaupun pada hari ini terdapat beberapa protozoa flagellate, yang sama ada hidup sebagai organisma unisel yang berasingan, atau berkumpul dalam koloni yang bertindak sebagai organisma tunggal. Jika span digosok ke dalam sel individu pada penapis, sel-sel boleh bersatu semula.

Malah eksperimen telah dijalankan di mana, apabila parameter persekitaran (suhu, kemasinan) berubah, sel-sel embrio organisma multiselular hancur, menjadi unisel. Jadi, ada kemungkinan bahawa tiada garis keturunan berterusan organisma multiselular daripada "manik" dari Montana ke fauna Vendian, tetapi generasi bentuk unisel mungkin terletak di antara mereka.

Gigantisme Vendian mungkin mencari penjelasannya dalam keadaan semula jadi istimewa persekitaran itu dan era itu. Hakikatnya ialah lokaliti terkaya fauna ini ditemui di mana karbonat tidak terkumpul di bahagian bawah. Dan ini adalah harta lembangan air sejuk - di dalamnya terdapat sedimen utama adalah kelodak, tanah liat dan pasir.

Air sejuk mengandungi lebih banyak oksigen, ia sentiasa bercampur, membawa nutrien organik dari bawah. Haiwan Vendian tidak makan antara satu sama lain - mereka menyerap mikrozarah dari air atau dari bawah, yang memberikan mereka hayat yang panjang dan keupayaan untuk berkembang menjadi bentuk yang besar.

Walau bagaimanapun, kemungkinan besar, pemanasan di planet ini dan pengurangan bilangan laut sejuk yang menyebabkan kepupusan fauna Vendian. Dalam Cambrian, kita melihat kehidupan yang sama sekali berbeza - khususnya, disesuaikan untuk hidup di dalam air dengan kandungan oksigen yang lebih rendah. Tetapi proses biomineralisasi bermula secara aktif, dan haiwan mula memperoleh rangka, cengkerang dan cengkerang yang kuat.

Persoalan sama ada terdapat keturunan fauna Vendian di kalangan haiwan Cambrian hari ini harus dijawab secara positif, walaupun ia masih menjadi subjek perbincangan saintifik yang hangat. Khususnya, kami dapati keturunan ini di kalangan moluska, arthropod, coelenterates. Terdapat banyak kelas haiwan yang pupus yang hidup di Kambrium tetapi mempunyai akar di Vendian.