Причуды эволюции

В истории хорошо известна Гражданская война в Северной Америке, которая получила название Война Севера и Юга. Но в истории американского материка этот случай не первый.

Много миллионов лет назад Южная и Северная Америки были разделены проливом. Примерно 3 миллиона лет назад Америки воссоединились. И по перешейку животные принялись путешествовать в новые для себя регионы: из Северной Америки в Южную и наоборот. Эта история получила в биологии название Великий межамериканский обмен.

Хотя обменом, честно говоря, назвать это сложно. Выглядело это иначе: толпы диких суровых животных из Северной Америки нагрянули на юг и уничтожили древнюю фауну. Миграция из Северной Америки стала настоящим бедствием для тропических видов животных. Они массово проигрывали конкуренцию, а «североамериканцы» вытесняли их и захватывали экологические ниши. Из-за этой миграции исчезло много сумчатых Южной Америки (да-да, там тоже были свои «кенгуру»), было уничтожено много птиц. Полностью вымерли южноамериканские копытные – довольно вялые и неповоротливые жертвы северных хищников. Их нишу заняли североамериканские лошади и олени.

А вот обратная миграция эффекта не дала. Южноамериканские животные не выдерживали конкуренции с северной фауной, которая занимала их экологические ниши. Один из самых знаменитых представителей древней фауны Южной Америки – древний енот-гигант, которого биологи прозвали Чапалмалания. Современный енот весит всего 7 килограммов. А представьте такого же, но в 10 раз больше? Когда палеонтологи раскопали останки енотов-гигантов, они приняли их за древних медвежат. А когда реконструировали этих животных, выяснили, что внешне они очень напоминают больших панд. Этот зверь, если бы дожил до наших дней, точно стал бы любимцем всех детей. На Земле он жил одновременно с нашими предками.

Сейчас на нашей планете живет примерно пять с половиной тысяч видов млекопитающих. При этом за 65 миллионов лет, с момента гибели динозавров, вымерло 10 тысяч видов млекопитающих. Человек не так уж и разрушительно действует, как мы привыкли думать, – на нашу деятельность можно списать исчезновение не более 200 видов. Остальные звери вымерли, проиграв конкурентную борьбу в ходе эволюции.

Древний крупный енот Чапалмалания – вырастал до полутора метров в длину. Весил такой зверь до 80 килограммов. Еноты-гиганты были всеядными. Их основной рацион: яйца, насекомые и фрукты. Появились еноты-гиганты в Южной Америке 5,3 миллиона лет назад, а исчезли – 1,8 миллиона лет назад. Чапалмалании были мягкими и неагрессивными по характеру. Они вполне подходили на роль потенциальных домашних питомцев, считает американский палеонтолог Колин Харрисон. И это сослужило им плохую службу. Они не выдержали конкуренции с агрессивной североамериканской фауной. Несколько всеядных видов зверей, и особенно североамериканские медведи, в конкурентной борьбе вытеснили гигантских енотов. Хищники – псовые и кошачьи – тоже сильно потеснили чапалмаланий.

Эта история очень показательна. Животные, которые развивались в более суровых условиях, оказались лучше подготовлены к выживанию. А в Южной Америке тропики расслабили местных животных. Всегда много пищи, не надо спасаться от холода, а значит, нет мотива развиваться. И раз уж мы говорим об экосистемах Северной и Южной Америк, нельзя не обойти вниманием два следующих парадокса.

Верблюды появились в Северной Америке 4 миллиона лет назад. Как они попали в Африку?

Грызунов в Южной Америке изначально не было. Откуда они появились там 40 миллионов лет назад?

Как вы думаете, что общего между капибарой и шиншиллой? Кроме того, что они – грызуны и популярны у детей за милый внешний вид. У них – общий предок с весьма интересной эволюционной историей. Изначально грызунов в Южной Америке не было. Когда ученые обнаружили останки первых грызунов, живших 41 миллион лет назад, они поначалу не могли понять, откуда те взялись. Основная гипотеза – в Южную Америку грызуны попали из… Африки. Тогда единый материк уже раскололся, но расстояние было все еще относительно доступным для миграции. И грызуны попали из Африки в Южную Америку, пересекая пролив на бревнышках. Шиншиллы откололись от этой группы грызунов около 30 миллионов лет назад и стали эволюционировать в условиях высокогорья.

История капибар гораздо интереснее. Капибары появились примерно 10 миллионов лет назад. Грызуны прекрасно адаптировались к жизни в роскошных условиях тропиков Амазонки. Раньше их конкурентами были крупные травоядные, включая копытных, которые в изобилии плодились в Южной Америке. Были здесь и гигантские ленивцы, и даже грызуны покрупнее. Но затем поднялся Панамский перешеек и соединил Северную и Южную Америки. И сюда хлынули толпы голодных североамериканских хищников, которые уничтожили большинство местной крупной травоядной фауны. Капибары же выжили, заполнив возникшую нишу. Полуводный образ жизни и умение ориентироваться в сумерках спасли их от агрессивных североамериканских хищников. Больше всего же от своего первого предка – древнего грызуна – сохранили морские свинки, считают ученые.

Паратесис – самое крупное море за всю историю планеты. И еще 5 миллионов лет назад оно охватывало юг нашей страны, часть стран СНГ и тянулось до Алтая. Паратесис включал в себя часть Средиземного моря, Каспийское, Аральское и Черное моря. В море была уникальная фауна – в нем жили миниатюрные киты. Пять миллионов лет – очень малый возраст по меркам геологии и эволюции. Поэтому восстановить ход тех событий даже проще, чем с динозаврами, которые вымерли аж 65 миллионов лет назад.

Представьте! Если сложить все современные моря и озера, находящиеся в глубинах материков, все равно получится в 10 раз меньше воды, чем наполняло Паратесис. По сути, вначале Паратесис был частью океана. Но 12 миллионов лет назад столкнулись литосферные плиты и в Центральной Европе образовались горы. Быстро поднялись горные цепи Восточных Альп и Западных Карпат. И море обособилось, закрывшись от основного океана горами. В итоге образовался такой гигантский водоем:

Это 2,8 миллиона квадратных километров, что больше даже современного Средиземного моря, площадь которого – 2,5 миллиона квадратных километров. В замкнутом виде море начало было «таять», за 7 миллионов лет превратившись в несколько водоемов, которые мы хорошо знаем сейчас. Окончательно как самостоятельный водоем Паратесис исчез 5 миллионов лет назад, распавшись на отдельные моря и озера, многие из которых существуют до сих пор.

Когда Паратесис стал обособленным, его соленость резко возросла. Притока пресной воды для его поддержки не хватало. И фауна стала меняться. Многие виды водорослей и моллюски, не приспособленные для жизни в такой соленой воде, просто исчезли. По мере того как море отступало, в этих местах образовывались прекрасные луга, которые активно заселяла сухопутная флора и фауна.

Кто населял Паратесис

Самый яркий представитель фауны Паратесиса – миниатюрные киты – цетотерии. В длину эти киты были от 2 до 8 метров. Для сравнения: современные киты вырастают до 35 метров. Останки этих мини-китов находят в Грузии, Молдове, России и Азербайджане.

Все местные дельфины, киты и тюлени стали уменьшаться, чтобы адаптироваться к жизни в изолированном водоеме. К концу существования Паратесиса киты стали совсем миниатюрными. А вот в океане киты, напротив, стали увеличиваться в размерах. Собственно, главная причина, почему современные киты остались только большие – это естественная защита. Киты выросли до таких габаритов, чтобы быть недосягаемыми для любых хищников. Кроме, естественно, человека. Мини-китам же большие размеры в море оказались не нужны. Здесь все равно не было возможности разгуляться крупным хищникам. Так что, когда в следующий раз поедете отдыхать на Черное море – обязательно вспомните эту историю из его далекого прошлого!

В истории нашей планеты был интересный период – Пермь. Называется он в честь российского города – из-за того, что впервые останки животных этого периода были обнаружены в XIX веке в Пермской губернии. Собственно, на территории современной России фауна и флора этого периода представлены очень богато. Единственный крупный период, когда климат был максимально близок современному.

Начался этот последний период палеозойской эры 299 миллионов лет назад, когда здесь стали бурно развиваться предки рептилий и современных млекопитающих. Хороший период. С трагической развязкой. Ведь завершился он самым страшным событием в истории живой природы Земли – массовым пермским вымиранием.

Пермское вымирание произошло задолго до динозавров – 252 миллиона лет назад. Вымерло 85 % видов живых организмов. А среди водной фауны погибло 96 % видов – то есть практически все. Вымерла даже большая часть насекомых. Это уникальный случай, ведь насекомые успешно переживали любые массовые вымирания в истории нашей планеты. Пермское вымирание кардинально изменило дальнейшую расстановку сил на планете. Млекопитающие могли бы развиться гораздо раньше. Возможно, на сотню миллионов лет раньше появился бы человек. И вы бы, дорогой читатель, прочли бы эту книгу уже 100 миллионов лет назад. Только вот этой главы в ней бы точно не было!

Все потому, что мир после катастрофы изменился, что привело к бурному развитию динозавров. Давайте разбираться, почему произошла пермская катастрофа и как после нее пошла эволюция в живой природе. Всего в истории нашей планеты было пять массовых вымираний. Самое известное в массовой культуре случилось 65 миллионов лет назад, когда вымерли динозавры. После них в фауне развились млекопитающие, а флору захватили цветковые растения.

Но за 187 миллионов лет до этого произошло массовое пермское вымирание. Оно было более масштабным. Давайте посмотрим, к каким последствиям для эволюции живой природы это привело. Почему произошло вымирание, до конца непонятно. Основная гипотеза – сибирские вулканы, которые были очень активными. Слышали про уникальный природный ландшафт плато Путорана на северо-западе Среднесибирского плоскогорья? Вот в то время здесь извергались мощные вулканы.

На территории Сибири происходила самая настоящая природная катастрофа. На площади в 2 миллиона квадратных километров изливалась лава. Центр вулканической активности был на территории современного Норильска и дотянулся до Монголии и Казахстана. Пепел от вулканов закрыл Солнце и изменил климат на планете. Спровоцировать пермское вымирание мог еще комплекс дополнительных причин. Столкновение Земли с несколькими астероидами (например, один из них оставил след: кратер Земли Уилкса имеет диаметр 500 километров). Горение угля. Залежи угля в Сибири загорелись под действием вулканической лавы, что значительно усилило выбросы в атмосферу. Резкое изменение климата, которое во многом было связано с первыми двумя причинами. Наступил парниковый эффект. Климат стал сухим, температура выросла, изменились уровень моря и направления течений. А температура воды в некоторых регионах повысилась до 40 градусов. Содержание кислорода в атмосфере стало падать. Высокая концентрация вулканических газов испортила не только атмосферу, но и воду. В океанах резко повысилась кислотность морской воды. В среднем вымерло 85 % видов животных. А именно 96 % морских и 73 % наземных видов, причем в то время океаны были заселены гуще. Биосфера после вымирания восстанавливалась еще 30 миллионов лет! Это абсолютный рекорд в истории нашей планеты.

Особенно удивительно, что вымирание коснулось трилобитов. Это были, казалось, неубиваемые существа, которые пережили два предыдущих массовых вымирания. За миллионы лет они распространились по всей планете. Это были забавные существа, чем-то похожие на смесь краба и черепахи, только проворнее. Глаза их были посажены на стебельки – трилобит зарывался в ил и сидел, выглядывая в поисках пищи или ожидая опасность.

У трилобитов были панцири, а под ними – мягкое тело. Когда на них нападали хищники, трилобиты сворачивались, как ежики, и оставались неуязвимы. Эти животные захватили свою экологическую нишу, но пермского вымирания не пережили.

Трилобиты предпочитали мелководье, а уровень моря во время пермской катастрофы резко уменьшился. А на глубине им жить уже было некомфортно – там царили рыбы с мощными челюстями, которые легко пробивали их панцирь. Плюс драматически упал уровень кислорода, что ударило по насекомым, трилобитам и нашим с вами предкам – прапрапрадедушкам всех млекопитающих.

Предки млекопитающих отправились на обочину эволюции

Что изменилось? В первую очередь сама экосистема. Раньше в ней преобладали спокойные, «сидячие» организмы. На смену им пришли более подвижные и быстрые.

Синапсиды – звероящеры, одни из предков млекопитающих, раньше доминировали. Они появились 318 миллионов лет назад и за 50 миллонов лет захватили всю планету. После пермского вымирания эта ветвь была отброшена на десятки миллионов лет назад. Самые крупные вырастали до двух метров, некоторые представители имели ядовитые зубы. Пермское вымирание они все-таки пережили, хотя популяция резко сократилась. Но затем быстро вымерли, не выдержав конкуренции. А вот малозаметные архозавры – предки динозавров – вышли на первый план. Причина проста – стало меньше конкурентов. Динозавры прекрасно развивались в условиях низкого уровня кислорода. Наоборот, это было им в плюс. Во-первых, так теплее, ведь углекислый газ дает парниковый эффект. Во-вторых, растения растут намного быстрее, так как это ускоряет фотосинтез. Во времена динозавров растения могли расти в три-пять раз быстрее. А значит, много еды для зарождающихся гигантских рептилий.

Таким образом, пермское массовое вымирание запустило эволюционную цепочку событий, которые привели к появлению динозавров. Получается, что 65 миллионов лет назад наши предки-млекопитающие не получили «случайное преимущество» из-за метеорита и последующей гибели динозавров. Мы взяли реванш! А природа просто справедливо расставила все на свои места.

Листрозавр выжил, когда на Земле вымерло 85 % видов. Как ему это удалось?

Листрозавр жил близко к эпицентру действия страшных вулканов. Но ему удалось пережить катастрофические события. Такая способность выживать заслуживает повышенного внимания! И не только пережить, но и оставить потомство, и размножиться, когда катастрофа закончилась! И ведь у него не было складов с припасами, он не умел бурить глубокие скважины, чтобы добыть воду. Давайте разберем, какие механизмы помогли этому животному адаптироваться и выжить в суровых условиях.

Вы прекрасно помните из предыдущей главы, какой ад творился и на земле, и в воде в это время. Неудивительно, что животные на всех уровнях стали массово исчезать в условиях масштабных природных катастроф, аналогов которым не было в истории планеты. В то время на земле были распространены дицинодонты. Это травоядные предки современных млекопитающих. Они вымерли практически все. И тем важнее, что листрозавр выжил, ведь он и стимулировал развитие многообразия современных млекопитающих. Листрозавр обитал на территориях современных Антарктиды, Южной Африки, Индии, Китая и России. В частности, хорошо сохранившиеся останки листрозавра были найдены советскими геологами под Нижним Новгородом. Тогда единый материк Пангея еще не распался на отдельные части, и листрозавры обитали по всей суше. Животное было размером примерно с современную свинью, хотя отдельные особи вырастали до двух метров в длину.

Итак, вот что позволило листрозавру пережить пермское вымирание.

Норы. Листрозавр жил в норах, копал глубоко. У них были мощные передние лапы с когтями, чтобы рыть глубокие удобные норы. В период, когда на поверхности уровень кислорода фатально упал, а вокруг – вулканическая пыль, это было разумное решение. Источники пищи, растущие под землей, в меньшей степени были затронуты катастрофой, которая уничтожила растительность на поверхности.

Мобильность. Норы никак не ограничивали листрозавров. Они могли путешествовать на огромные расстояния. И многие листрозавры быстро покинули опасные районы, заселяя новые места.

Лениться, лениться и еще раз лениться! Листрозавры были медлительными по сравнению с большинством других современных им видов животных. Их можно было бы назвать типичными лентяями, которые вели крайне малоподвижный образ жизни. Но это их и спасло. Они экономили силы и, судя по строению костей, ходили неспеша, вразвалочку. Пожертвовав силой и скоростью, листрозавры получили преимущество в выносливости. Листрозавр умел находить новые экосистемные ниши в отдаленных местах. Он ушел на юг континента и эволюционировал в три разных вида.

Неприхотливость. Главная проблема при переезде на новое место – найти там средства к существованию. Ведь в родной экосистеме алгоритмы добычи пищи уже отточены, а в новых условиях нужно все начинать с нуля. И здесь листрозавру помогла неприхотливость в пище. Он был травоядным, но питался не несколькими видами растений, а широким спектром. Его клювовидный рот одинаково эффективно пережевывал и сочные стебельки, и грубую растительность. Он выкапывал корни и мог грызть древесину.

Впадение в спячку. Листрозавры умели переживать холодные периоды со скудной пищей, впадая в спячку с максимально замедленным метаболизмом.

Анатомия. Строение листрозавра позволило ему пережить нехватку кислорода в атмосфере. Его бочкообразная грудь, большие легкие, короткие ноздри, обеспечивающие быстрое дыхание, и мощная грудная клетка были идеальны для своего времени. Он мог втягивать в себя много кислорода даже из пыльного воздуха, насыщенного пеплом и другими частицами.

Размер. Казалось бы, листрозавр довольно крупный. А значит, ему нужно больше пищи. И труднее выжить в суровых условиях. Но размер пошел ему на пользу. Нашлось очень мало хищников, готовых им поживиться. Предки современных аллигаторов избегали листрозавров, ища добычу помельче.

В итоге получаем идеально сбалансированное животное. Достаточно крупное, чтобы не съели. При этом экономное в пище и кислороде, что для гиганта редкость. Еще и любитель подземной жизни.

Куда исчезли листрозавры

Исчезли они 201 миллион лет назад во время триасового вымирания, которое было связано с очередным потеплением климата. Но исчезли они не окончательно. Как отмечает натуралист Аннали Ньювис, листрозавр был терапсидом. Эту группу часто описывают как млекопитающих рептилий, которые в конечном итоге превратилась в млекопитающих. Хотя потомство листрозавров вымерло, они тем не менее были частью филогенетической единицы, эволюция которой продолжается и сегодня. Терапсиды, к которым они принадлежали, положили начало всем современным млекопитающим. Так что, по сути, листрозавры являются нашими двоюродными прапрадедушками.