Кембрийский парадокс и ранний палеозой. Беспозвоночные палеозоя
Кембрийский взрыв — внезапное увеличение биоразнообразия (появление останков, в частности, хордовых,членистоногих, моллюсков и иглокожих) в начале кембрийского периода (около 540 млн лет назад). В отложениях предыдущих времён (докембрий) следы существования животных встречаются намного реже. Термин «взрыв» отчасти оправдан тем, что внезапно появившиеся в это время организмы не являлись потомками исчезнувших хайнаньской и вендской (эдиакарской) биот.
Важным фактором кембрийского взрыва стала скелетная революция (появление экзоскелета), которая во многом была связана с фиксацией нового отношения в природе: «хищник — жертва». Существенно эволюционируют органы чувств, у животных появляются довольно совершенные глаза (например, у аномалокариса и опабинии) и мозг.
Первооткрывателем кембрийского взрыва был Родерик Мурчисон. Изучая окаменелости древних эпох, обнаруженные в соответствующих отложениях, он обнаружил, что слои этих отложений разделены резкой границей. Ниже этой границы они крайне бедны биологическими останками и демонстрируют повсеместное распространение одних лишь простейших одноклеточных организмов — бактерий и водорослей, а затем, начиная с кембрийской эпохи, около 550 миллионов лет назад, внезапно обзаводятся невиданным богатством новых биологических форм
В 1914 году американский палеонтолог Чарлз Уолкотт, занимавшийся изучением североамериканских ископаемых, ввёл понятие «липалианского» периода, не представленного в окаменелостях из-за того, что организмы того временного периода не сохранялись. Предполагалось, что именно эти несохранившиеся организмы и были предками кембрийской фауны.
В целом ранняя проблематика «кембрийского взрыва» состояла в попытках объяснить внезапное появление окаменелостей на нижней границе кембрия и их отсутствие в более древних отложениях — как свидетельствах существования или несуществования жизни в предшествующий период истории Земли.
Ранний палеозой
Ранний палеозой состоит из кембрийского, ордовикского и силурийского периодов и охватывает интервал времени от 570 до 408 миллионов лет тому назад.Материки Южная Америка, Африка, Индия, Антарктида и Австралия были спаяны в единый гигантский сверхконтинет, располагавшийся вокруг Южного полюса. Геологи назвали его Гондваной. Азия была в это время разделена на две части, находившиеся на экваторе по разные стороны Земного шара. Северная Америка, а также Северная и Восточная Европа представляли собой архипелаги островов. Древние океаны, разделявшие континенты, также получили у геологов свои имена. Между Гондваной и Восточной Европой находился океан, названный Прото-Тетис, а между Северной Америкой и Северной Европой находился Япетус. Океан Япетус можно считать предшественником Атлантического океана.В течение раннего палеозоя континенты перемещались. Наиболее заметным движением было сближение Северной Америки и Европы, в результате которого происходило постепенное закрытие океана Япетус.В то время края всех материков были залиты морями. Мелководные моря распространялись на континентальные шельфы, покрывая огромные пространства морскими отложениями, которые сегодня стали горными породами большой мощности. Когда континенты сблизились друг с другом, произошло их столкновение и передние края материков слились смеете. Морские отложения нагромоздились друг на друга и в передней части столкнувшихся континентов вздыбились, образовав горные цепи (северная часть Аппалачей в Северной Америке сформировалась как раз в то время, когда началось закрытие океана Япетус). Между сближающимися Северо-Американским и Европейским континентами находился деструкционный край океанической плиты, который был погружен в недра Земли и разрушен. Это привело к образованию в этом регионе цепей вулканических островов. Сформировавшиеся в ордовике в результате извержения вулканов магматические горные породы можно сегодня увидеть в горах Уэльса и в Озерном округе Северной Англии. В ордовике было и оледенение. Осадочные горные породы, сложенные из оставленных ледниками обломков горных пород, можно увидеть в Южной Америке.Жизнь в раннем палеозое была очень разнообразной, несмотря на то, что развивалась почти исключительно в морях. В начале кембрия большинство типов животных неожиданно приобрело способность строить твердые скелеты и поэтому их останки смогли легко сохраниться в ископаемом состоянии. Тогда жили трилобиты сегментированные животные, похожие на мокриц, а панцири их состояли из хитина. Хитин это материал, немного похожий на роговое вещество наших ногтей, из него состоят панцири современных насекомых, крабов, раков и других менистоногих беспозвоночных животных.Хитиновый скелет был также и у граптолитов. Так назвали колонии организмов, у которых множество особей росло от единого общего ствола.Скелет граптолитов был похож на маленькую ветку дерева или на перо птицы, а каждый индивид колонии сидел в отдельной небольшой капсуле. Граптолиты плавали в морях ордовика и силура, после смерти их скелеты оседали на дно. Глубоководные отложения этого периода переполнены остатками граптолитов.Раковины других организмов были построены из кальцита — минерала, который служит основой для раковин современных, хорошо известных двустворчатых моллюсков, таких как сердцевики, устрицы и гребешки. Кальцитовые раковины были у двустворчатых моллюсков, похожих на нынешних, и у брахиопод, которые очень напоминают при первом взгляде моллюсков, но совершенно им не родственны.Двустворчатые моллюски и брахиоподы близки друг другу потому, что похож их образ жизни: они обитают на дне моря, защищены своими раковинами от врагов и питаются, фильтруя пищу из морской воды. Когда два неродственных животных напоминают друг друга, как брахиоподы и двустворчатые моллюски, это результат конвергентной эволюции.Другими животными с кальцитовыми раковинами были существа вроде осьминогов, жившие в спирально свернутых и прямых раковинах, а также улитки (брюхоногие моллюски), морские лилии и морские ежи — родственники морских звезд, жили тогда и кораллы, но они не были родственны современным кораллам-рифостроителям, но скорее напоминали актиний, только одетых скелетом.Все эти животные жили в морях, главным образом на широких континентальных шельфах среди зарослей морских водорослей.