Первые наземные животные. Наземные или сухопутные животные: характеристика, признаки и примеры. Самое древнее млекопитающее - хадрокодиум

Чтобы жить на суше, животным необходимы лёгкие, которые позволяют им извлекать из воздуха кислород. Без лёгких водные животные задохнулись бы и сразу погибли, как только вышли на поверхность. Но настал момент, когда многие живые существа научились дышать атмосферным воздухом.

Земноводные

Первые животные, которые заселили выступающую из воды землю, были земноводные. Они никогда не уходили далеко от воды, потому что откладывали в воду икру, чтобы размножаться. Точно так же делают сейчас лягушки, живущие в прудах.

Это были:

1. Долохосома
2. Урокордилюс

Во времена, когда первые животные вышли из воды, сильно изменились и рыбы. Большая их часть уже стала похожей на современных рыб.

Насекомые

В древних лесах уже начал слышаться шум крыльев. Это были некие существа, потомки водных рако-скорпионов и других видов, у которых появились крылья, и они начали летать. Так возникли насекомые. Птиц ещё пока не было. Наиболее древними насекомыми были стрекозы. У некоторых из них размах крыльев достигал полуметра.

Как родились первые земноводные?

Возможно, некоторые рыбы приобрели способность в течение короткого времени дышать на суше, когда их водоём пересыхал. Они ползали по земле в поисках воды, чтобы не погибнуть. Некоторые из них постепенно научились жить на земле.

Общепринятая история происхождения жизни на Земле устарела. Двое ученых, Питер Уорд и Джозеф Киршвинк, предлагают книгу, в которой собраны все выводы последних исследований. Авторы показывают, что многие наши прежние представления об истории происхождения жизни неверны. Во-первых, развитие жизни не было неторопливым, постепенным процессом: катаклизмы способствовали формированию жизни больше, чем все остальные силы вместе взятые. Во-вторых, основа жизни - углерод, но какие еще элементы определили ее эволюцию? В-третьих, со времен Дарвина мы мыслили в категориях эволюции видов. На самом деле имела место эволюция экосистем - от подводных вулканов до тропических лесов, - которые сформировали мир, каким мы его знаем. Опираясь на свой многолетний опыт в палеонтологии, биологии, химии, астробиологии, Уорд и Киршвинк рассказывают историю жизни на Земле, такую фантастическую, что ее трудно представить, и в то же время такую знакомую, что нельзя пройти мимо.

Книга:

Первые сухопутные животные

Первые сухопутные животные

Основной проблемой для любого первого наземного животного являлась острая нехватка воды. Во всех живых клетках должна быть вода, и водный образ жизни эту потребность легко обеспечивал. Проживание на суше, однако, требует наличия плотного верхнего покрова, чтобы вода удерживалась внутри организма. Сложность в том, что решения, позволяющие снизить потерю воды на воздухе, противоречат потребностям кожного дыхания. Вот вам и задачка: с одной стороны, иметь внешний покров, который сохраняет воду, это преимущество, но в то же время присутствует риск умереть от удушья. Альтернативой может стать система дыхания, при которой кислород проникает через внешний покров, но возрастает риск потери влаги через ту же систему. Данную дилемму пришлось разрешить всем первооткрывателям суши. Очевидно, процесс был настолько трудным, что лишь совсем небольшому числу групп животных, растений и простейших удалось это сделать. Некоторые из многочисленных и самых распространенных современных морских обитателей, по-видимому, так и не смогли покорить сушу: не существует наземных губок, стрекающих, плеченогих, мшанок и иглокожих, да и многих других тоже.

Древнейшими окаменелостями сухопутных животных, вероятно, являются маленькие членистоногие, напоминающие современных пауков, скорпионов, клещей, равноногих раков и примитивных насекомых. Неясно, какая из перечисленных групп членистоногих была первой, впрочем, первенство не продлилось долго, поскольку в палеонтологической летописи обнаруживаются представители всех данных таксономических групп.

Классификацию этих первых сухопутных животных неизбежно пришлось проводить по окаменелостям, что не гарантировало точности, поскольку речь шла о маленьких наземных членистоногих, которые имеют очень слабо отвердевающие экзоскелеты и поэтому редко сохраняются в отложениях. К концу силурийского периода или к раннему девону, около 400 млн лет назад, тем не менее распространение на суше растений позволило выйти из воды и авангарду животного царства. Совершенно ясно, что независимо друг от друга членистоногие из разнообразных таксонов приобрели в процессе эволюции дыхательные системы, способные поддерживать жизнь на воздухе.

Дыхательная система современных пауков и скорпионов объясняет, как они превратились из процветающих морских обитателей в не менее процветающих сухопутных жителей. Для такого шага - из воды на сушу - никакая другая система организма не требует столь важных изменений, как дыхательная. Также представляется совершенно очевидным, что легкие первых сухопутных членистоногих были переходным звеном эволюции, почти таким же эффективным, как у более поздних видов. Но в атмосфере с большим количеством кислорода можно было дышать всем телом - воздух проникал по всей поверхности этих маленьких сухопутных существ (они точно были очень маленькими), и кислород свободно попадал в их примитивные легкие.

Из всех типов животных, перебравшихся на сушу первыми - сюда входят многие группы членистоногих, моллюски, кольчатые черви, хордовые (а с ними и очень маленькие существа вроде нематод), - членистоногие все же были самыми первыми, поскольку их тела уже имели плотное внешнее покрытие, обеспечивающее удержание воды в организме. Однако и перед ними по-прежнему стояла проблема дыхания. Уже упоминалось, что внешний скелет членистоногих потребовал эволюции больших жабр почти на всех сегментах тела, чтобы обеспечить выживание в кембрии (именно тогда появилось большинство высокоразвитых ископаемых членистоногих) при малом содержании кислорода в окружающей среде. Но жабры не функционируют на воздухе. Первые сухопутные членистоногие - пауки и скорпионы - развили новый вид дыхательной системы под названием «легочная книжка» (внутреннее строение такого легкого напоминает книжные страницы).

Данная «книжка», «страницами» которой являются листки ткани, заполненные гемолимфой (жидкостью, играющей у членистоногих роль крови), вложена в легочный мешок (атриум), сообщающийся с внешней атмосферой через дыхательные отверстия в панцире. Это пассивное легкое, поскольку притока воздуха, вдыхаемого через такую структуру, не происходит, поэтому его работа зависит от определенного минимума кислорода.

Некоторые очень маленькие пауки, как известно, могут быть подняты ветром на большие высоты, поэтому их назвали аэропланктоном. Данный факт доказывает, что легкие-книжки у пауков способны извлекать кислород и в среде с низким содержанием кислорода. Однако представители аэропланктона настолько малы, что их дыхательные потребности могут быть удовлетворены пассивным проникновением газа в тело. Более же крупные пауки из-за своих легких-книжек очень уязвимы.

Более эффективны по сравнению с дыхательной системой насекомых, состоящей из трахей, возможно, жабры-книжки. Система дыхания насекомых пассивна в том плане, что в ней отсутствует или крайне слаб механизм нагнетания воздуха, хотя последние исследования показывают, что некоторое нагнетание все же присутствует, но с очень слабым давлением. Система легкого-книжки у паукообразных имеет намного большую площадь поверхности, чем у насекомых, и поэтому может функционировать в условиях низкого содержания кислорода в среде.

Время первого этапа проникновения на сушу пауков и скорпионов очень сложно определить, так как древние пауки и скорпионы имели очень малые размеры и почти не оставили окаменелостей. Современные скорпионы имеют большую степень отвердевания, чем пауки, и поэтому чаще встречаются в осадочных отложениях.

Самые ранние свидетельства существования сухопутных животных относятся к позднему силуру (ископаемые в Уэльсе) - около 420 млн лет назад - это почти конец силурийского периода. В то время уровень кислорода достиг самых высоких показателей за всю историю существования Земли. Окаменелости того периода немногочисленны и демонстрируют слабое разнообразие. Впрочем, их распознали и классифицировали как многоножек.

Намного более богатую коллекцию ископаемых представляет знаменитый райниевый черт в Шотландии, датируемый 410 млн лет назад. Это отложение содержит окаменелости очень ранних растений, а также маленьких членистоногих, большинство которых относится, вероятно, к современным клещам и ногохвосткам - представители обеих групп питаются остатками растений и потому, скорее всего, были хорошо приспособлены к жизни в новых сухопутных условиях, где царили в основном маленькие и примитивные растения. Клещи роднятся с пауками. Ногохвостки, впрочем, насекомые и, вероятно, первые из этого самого многочисленного на сегодняшний день класса животных. Было бы вполне логично предположить, что насекомые сразу же развили такое огромное многообразие форм жизни на суше. Однако это не так, все произошло как раз наоборот.

Палеоэнтомологи обнаружили, что насекомые оставались немногочисленной группой сухопутной фауны вплоть до конца раннего каменноугольного периода, когда уровень кислорода достиг современных показателей - около 330 млн лет назад. Окаменелости насекомых становятся более многочисленными к позднему каменноугольному периоду - около 310 млн лет назад. Летать насекомые начали гораздо позднее момента своего рождения - несомненные признаки летающих насекомых можно обнаружить в отложениях, датируемых 330 млн лет назад. Вскоре после своего первого полета насекомые совершили невероятный эволюционный скачок, породив множество новых видов, в основном летающих. Это классический случай эволюционной радиации, когда быстрое (в геологических масштабах) и массивное возрастание таксономического разнообразия определенных групп организмов позволяет им занять новые экологические ниши. Однако подобная радиация произошла в период, когда в атмосфере наблюдался очень высокий уровень кислорода, и, бесспорно, именно такое состояние атмосферы и обеспечило успешность этих процессов.

Насекомые все же не были первыми животными на суше, первенство, видимо, принадлежит скорпионам. В середине силурийского периода, около 430 млн лет назад, из пресноводных болот и озер выползли первые протоскорпионы. У них были жабры, приспособленные к жизни в воде, и питались они, вероятно, останками мертвых животных, например, рыб, выброшенных волной на берег. Жабры оставались влажными, а их очень большая площадь поверхности обеспечивала какое-то дыхание. У них точно не было никаких легких, только жабры.

Порядок появления животных на суше можно представить следующим образом: скорпионы - около 430 млн лет назад, но они, скорее всего, были сильно привязаны к воде из-за размножения и, возможно, даже дыхания; многоножки - 420 млн лет назад; насекомые - 410 млн лет назад. Однако привычные нам насекомые появились не ранее чем 330 млн лет назад. Как такой порядок связан с изменениями уровня кислорода в атмосфере?

Новейшие способы определения уровня содержания кислорода в атмосфере позволяют определить, что максимальный уровень содержания кислорода в атмосфере приходится на период около 410 млн лет назад. Затем последовал резкий спад, после чего вновь начался подъем - от очень низких показателей (12 %) в конце девона до самых высоких за всю историю планеты в пермский период (более 30 %). Сегодня, напомним, содержание кислорода в атмосфере - 21 %. Райниевый черт, в котором впервые обнаружилось многочисленное скопление насекомых и паукообразных, относится к периоду кислородного максимума в девоне. Затем, согласно отчетам палеонтологов, изучающих вопросы разнообразия насекомых, последние встречаются в ископаемых редко. Такое положение сохраняется вплоть до скачка кислородного уровня до 20 % в интервале между ранним и поздним карбоном, 330–310 млн лет назад, в период распространения крылатых насекомых.

Распространение на суше позвоночных стало возможно благодаря, скорее всего, увеличению содержания кислорода в атмосфере в ордовикском и силурийском периодах. Если бы не это обстоятельство, возможно, и история развития животных на суше, и формы сухопутных животных были бы совершенно иными. А может, не было бы сухопутных животных вообще. Нам также известно, что сразу после выхода из воды, выживая в условиях с низким содержанием кислорода в атмосфере, животные были очень немногочисленны.

Возможны три объяснения распределению окаменелостей, наблюдаемому в породах тех периодов.

Первое: эта видимая пауза в развитии сухопутных животных на самом деле не существовала; просто очень плохая палеонтологическая летопись периода 400–370 млн лет назад.

Второе: пауза действительно была - кислорода было мало, и очень мало членистоногих обитало на суше, особенно насекомых. Но те немногие, которым удалось выжить, смогли породить огромное разнообразие форм, когда через 30 млн лет уровень кислорода повысился.

Третье: первые выходцы из водной среды обитания на сушу были сметены падением уровня кислорода. Правда, местами кое-кто выжил. А уже вторая волна покорителей суши была настоящим роем переселенцев, которые воспользовались увеличением уровня кислорода. Освоение суши животными (членистоногими и, как мы увидим, позвоночными) происходило двумя определенными этапами: 430–410 млн лет назад, а затем - 370 млн лет назад и позднее.

Членистоногие были не единственными, кто приспосабливался к жизни на суше. Брюхоногие моллюски также совершили эволюционный бросок на сушу, но не ранее позднего карбона, то есть они являлись частью второго этапа освоения суши животными, когда уровень кислорода стал достаточно высок. Другая группа животных - мечехвосты - прибыла на сушу примерно в то же время, что и моллюски. Однако это все были малочисленные колонисты по сравнению с группой, которая интересует нас больше всего, - нашей, то есть позвоночными.

Но земноводные не просто так выпрыгнули из моря. Они были кульминацией очень долгого эволюционного пути, и прежде чем они появятся на суше и в нашем повествовании, представим себе девонский период, который давно уже называют эпохой рыб. Примером может служить наше любимое место - относящийся к девону бассейн Каннинг (Canning Basin) в Западной Австралии, где авторы этой книги провели множество полевых исследований. Бассейн Каннинг является одним из самых прекрасных (очень жарких!) мест в мире, где лучше всего сохранились окаменелости барьерного рифа - будто современный Большой барьерный риф вдруг превратился в камень, а вода неожиданно ушла. Хотя большая часть работ о бассейне Каннинг посвящена именно этому гигантскому рифу девонского периода, тем не менее породы, образовавшиеся в более глубоких морских местах того периода, содержат особенно впечатляющие ископаемые, которые, безусловно, заслуживают присутствия на страницах любой новой истории развития жизни на Земле.

В начале следующего, силурийского периода (или силура ) моря и континенты сохранили приблизительно те же очертания, что и в кембрии. Морская фауна силура напоминает кембрийскую, но появляются и новые группы беспозвоночных - кораллы, граптолиты, черви, мшанки, морские ежи.

Фауна и флора конца палеозоя (нажмите для увеличения)

Кораллы относятся к типу так называемых кишечнополостных животных - исключительно водных организмов. Помимо кораллов, к кишечнополостным относятся также всем известные медузы и гидры. Кораллы существуют и в настоящее время; многие из них являются рифообразователями в тропической полосе Тихого и Индийского океанов. Устроены кораллы очень просто. Как и у других кишечнополостных, их тело имеет всего одну внутреннюю полость, представляющую кишечник (поэтому-то они и называются кишечнополостными). Внешне тело коралла, или, вернее, кораллового полипа, представляет мешочек, открывающийся наружу (вверху) ротовым отверстием, вокруг которого имеется венчик щупальцев, помогающих захватывать добычу. Питаются коралловые полипы мелкими плавающими организмами - планктоном. Через ротовое отверстие происходит и выбрасывание отработанных продуктов. Тело кораллового полипа заключено в скелет - известковую камеру, выделяемую стенками полипа. По мере надстройки камеры вверх поднимается все выше и сам полип, нижняя стенка которого (дно мешочка) отлагает горизонтальные перегородки, называемые днищами.

Коралловые полипы могут жить в одиночку (одиночные кораллы) или группами (колониальные кораллы). Одиночные кораллы достигают размеров 15-20 см. Как и колониальные кораллы, они неподвижно прирастают ко дну. Все кораллы - жители моря. Они живут в теплой прозрачной воде, богатой кислородом и хорошо освещенной, то есть не глубже 45 м.

Своеобразные животные - граптолиты . Они известны из силурийских отложений - так называемых граптолитовых сланцев, распространенных у нас под Ленинградом, в Прибалтике и в Средней Азии, а в Западной Европе - в Англии, Германии и Швеции. Граптолиты имеют вид веерообразных нитей или прутиков, по бокам которых расположены многочисленные мельчайшие ячейки полипов. Вверху, там, где концы нитей сходились, при жизни граптолитов имелся воздухоносный колокол, отпечатки которого сохранились. Вероятно, граптолиты были либо пассивно плавающими животными, либо некоторые из них стелились по дну. Граптолитов относят к полухордовым.

Мшанки, как показывает название, скорее напоминают растения (мхи), нежели животных. Мшанки образуют колонии, имеющие вид корочек и налетов на подводных камнях или веточек, похожих на кораллы. Как и полипы кораллов, каждая мшанка сидит в отдельной ячейке, но мшанки - более высокоорганизованные животные, чем кораллы. Их кишечно-пищеварительный тракт имеет не только входное, но и выходное отверстие; кроме того, у них имеется уже настоящая нервная система (а у кораллов - лишь отдельные нервные клетки).

Ротовое отверстие мшанки, как и у кораллов, окружено венчиком щупальцев, движение которых загоняет в рот пищу - одноклеточные водоросли и одноклеточных животных. Интересно, что некоторые особи мшанок имеют вид жгутиков, непрерывно вибрирующих, или птичьих головок, которые постоянно хлопают своим «клювом». Это «стража», отгоняющая врагов мшанок, и вместе с тем очистители от ила. Мшанки никогда не были особенно многочисленной группой, но некоторые их отряды дожили до настоящего времени.

Морские ежи напоминают своими иглами настоящих ежей - сухопутных млекопитающих, однако никакого родства с ними не имеют. Тело морского ежа заключено в шаровидный известковый панцирь, состоящий из множества пластинок. Эти пластинки образуют поля, одни из которых несут на себе иглы, а другие - мельчайшие отверстия. Сквозь такие отверстия высовываются сотни микроскопических ножек в виде мягких трубочек, наполненных водой. Нагнетается в них вода по особым каналам внутри тела животных. При помощи своих ножек еж медленно передвигается или плотно присасывается к какому-нибудь подводному предмету. В движении морского ежа участвуют также иглы, служащие одновременно и для защиты. Некоторые морские ежи достигали размеров головы ребенка. Современные морские еяш встречаются у нас в северных и восточных морях. Они питаются водорослями и мельчайшими животными.
В области нынешнего Скандинавского п-ва, в Шотландии и Ирландии, на месте Шпицбергена и по восточному побережью Гренландии - там, где на протяжении многих миллионов лет существовало море, - поднялись высокие горные цепи. Остатки их - Скандинавские горы, Грампианские горы Шотландии, смятые в складки слои по восточной окраине Гренландии и острова Шпицбергена.Во второй половине силура происходили мощные горообразовательные движения - так называемая каледонская складчатость.

Поднялась гористая суша в области нынешнего Казахстана и северных хребтов Тянь-Шаня, образовалась Саяно-Байкальская горная дуга.

Каледонское горообразование привело к поднятию материков и постепенному обмелению морей, появлению многочисленных мелких заливов и лагун. Одни из них опреснялись впадающими в них реками, в других повышалась соленость воды и происходило даже отложение солей.

Большинство морских животных не переносит изменения солености морской воды ни в ту, ни в другую сторону. Поэтому к жизни в лагунах приспособились лишь немногие из обитателей силурийского моря.

«Стесненность в жилплощади» морского населения послужила толчком к освоению суши как новой дополнительной области жизни. Именно из отмирающих участков моря - лагун - и начался выход на сушу сначала растений, а затем животных, питавшихся этими растениями, и уже позднее вышли на сушу хищные животные.

В силуре наземные растения - псилофиты - уже были распространены; по-видимому, они произошли от водорослей, скорее всего от зеленых.

Их тело, подобно водорослям, не расчленено еще на основные органы - корень, стебель и листья. Вместо корней у них были своеобразные подземные одноклеточные выросты - ризоиды. Наиболее примитивные из псилофитов не имели даже стебля, который нес бы настоящие листья. Размножались псилофиты при помощи спор, помещавшихся в спорангиях - на концах ветвей. Некоторые псилофиты были болотными растениями, тогда как другие - настоящими сухопутными жителями, достигая подчас значительных размеров - 3 м высоты. Псилофиты просуществовали недолго. Они известны еще в следующем периоде - девоне. Многие палеоботаники относят к ним еще два рода современных тропических растений - псилотов. В силуре же распространена и другая группа растений (тоже, по-видимому, происшедшая от водорослей) - грибы, которые, возможно, сначала были водными формами, а затем вышли на сушу. В этом же периоде существовали и более высоко организованные растения - папоротникообразные, в частности примитивные плауновые. В силуре появляются скорпионы. Эти древнейшие скорпионы, возможно, были еще не наземными животными, а населяли сначала различные водоемы - реки, озера и болота.

И еще одно замечательное событие произошло в силуре: появились первые позвоночные - так называемые панцирные рыбы, остатки которых встречаются вместе с гигантскими ракоскорпионами. И те и другие были обитателями лагун - отшнуровьшавшихся заливов моря. Вероятно, панцирные рыбы, а вслед за ними и их враги - гигантские ракоскорпионы поднимались по дельтам рек вверх, постепенно осваивая пресные воды.

До сих пор существуют две точки зрения на вопрос, где появились первые позвоночные - в морях или реках. В морской воде содержится много растворенного кальция, а кальций входит в состав костей животных; кроме того, в море обитают все низшие позвоночные. Это убедительные доказательства в пользу морского происхождения позвоночных. Но сторонники теории пресноводного происхождения считают, что скелет должен был появиться в реках, где есть течение: скелет - устойчивая опора тела, необходимая для противодействия движению воды.

Несомненно одно: предки позвоночных обитали в зоне, где пресные воды граничили с морскими, - там и находят их остатки. Известные нам древнейшие позвоночные уже обладали костной тканью - панцирем, внутренний же скелет их был, по-видимому, хрящевым (в ископаемом состоянии он не сохраняется). Замена хряща костью, его окостенение происходит значительно позднее - у высших групп рыб. Древние панцирные рыбы в сущности не являлись еще настоящими рыбами, они лишь имели рыбообразную форму. Эта форма тела - в виде торпеды - вообще характерна для активно плавающих водных животных, так как она обеспечивает наименьшее сопротивление при движении в воде.

Древние панцирные рыбы принадлежат к группе так называемых бесчелюстных, которым противопоставляют челюстноротых, включающих остальные классы позвоночных.

Панцирные бесчелюстные известны только из силура и девона, но некоторые бесчелюстные дожили до настоящего времени; это миноги и миксины. У всех бесчелюстных, как показывает их название, отсутствовали челюсти, а также парные конечности (плавники) и обычно имелась только одна ноздря. Древние бесчелюстные, остатки которых часто встречаются у нас в Прибалтике, на Енисее и в бассейне Колымы, а также в Северной Европе и Северной Америке, были довольно крупными животными - в полметра и более длиной. Их тело в передней части или почти целиком (кроме хвоста) было заключено в панцирь, состоявший из костных пластин и чешуй. Эта броня защищала их от опасных преследователей - ракоскорпионов, достигавших длины 3 м.

Панцирные бесчелюстные питались планктоном. Вероятно, некоторые из бесчелюстных были донными формами. Ковыряясь своим рылом в иле, они взмучивали его и вылавливали мелкие органические остатки.

Таким образом, силур был периодом не только расцвета различных групп беспозвоночных, но и временем появления первых позвоночных. В силуре же началось расселение наземных растений и выход первых животных на сушу.

Какие животные первыми заселили сушу? Ответ на этот вопрос Вы найдете в данной статье.

Какие животные первыми заселили сушу?

На сегодня достоверно неизвестно, как животным удалось завоевать сушу, и кто первым покорил сушу. Но ученые уверены в том, что это были беспозвоночные. Однако остатков этих животных, которые первыми ступили на сушу найдено, к сожалению, очень мало.

Тот факт, что растения начали развиваться и размножаться на суше, создал самую предпосылку для появления наземной фауны. Пока суша была пустая, ее покрывали только пески и скалистые горы, и на ней не было жизни. Однако как только пространства суши начали покрываться зеленью, там уже могли найти пищу различные типы животных.

Исследования ученых дают нам факты о том, что первые животные вышедшие на сушу были многоножки и скорпионы. На основании находок к этим животным можно присоединить бескрылых насекомых. Все беспозвоночные животные стали жить на суше сразу после того, как на берегах водоемов появились первые растения.

Первые жители суши напоминали по виду современных скорпионов. И если первые амфибии появились в девоне, то активное завоевание суши позвоночными началось в карбоне. Первые полностью приспособились к жизни на суше позвоночные — рептилии . Яйца рептилий были покрыты твердой скорлупой, не боялись высыхания, были обеспечены едой и кислородом для эмбриона. Первые рептилии были небольшими животными, и напоминали ныне живущих ящериц. В карбоне значительного развития достигают насекомые.