Hvad var livet på Jorden for millioner af år siden?

2024 Forfatter: Seth Attwood | [email protected]. Sidst ændret: 2023-12-16 16:01

En kraftig stigning i antallet af biologiske arter, kaldet "Cambrian-eksplosionen", åbnede Phanerozoic - æonen for "eksplicit liv". Det "hemmelige" liv i den tidligere tid var dog også meget mangfoldigt, hvilket blandt andet gav anledning til gigantiske former. At opdage hemmelighederne bag denne utroligt gamle fauna blev gjort muligt af opdagelser gjort i Rusland.

De første spor af makroskopiske blødkroppede flercellede skabninger, som omhyggeligt kunne henføres til prækambrium, blev fundet i 1860'erne i Newfoundland-regionen. I det 20. århundrede blev der gjort betydelige fund i Namibia og Australien. På vores lands territorium blev der fundet separate fossiler i kernen udvundet fra brønde (Ukraine, Krim, Ural).

Det var små aftryk, der lignede enten skiver eller kager, som ikke engang umiddelbart blev genkendt som aftryk af levende væsener: Nogle mente, at vi talte om spor af geologiske processer. Problemet var, at det oprindeligt ikke var muligt pålideligt at bestemme klippens alder, og nogle forskere tilskrev fundene til Kambrium, Sillurium eller Ordovicium.

Sikkerhed dukkede først op i 1957, da aftryk af et væsen kaldet charnia fundet i Storbritannien var utvetydigt dateret til den prækambriske æra.

Det er interessant ikke kun selve kendsgerningen af opdagelsen af resterne af en stor gruppe prækambriske dyr, men også det faktum, at deres udseende og struktur viste sig at være ekstremt usædvanligt, som om de talte om fremmed liv. Men dette liv, kaldet Vendian, eller Ediacaran, biota, blev den første masseoptræden af flercellede organismer i fossilregistret, der beboede havet for mere end 600 millioner år siden.

Historien om den mest omfattende og unikke placering af fodspor fra den vendianske fauna begyndte i 1972, da elev-praktikant AV Stepanov fandt flere fodspor af organismer på Onega-halvøen ved mundingen af Syuzma-floden (Arkhangelsk-regionen) og leverede fundet til ANSSSR's Geologiske Institut.

En medarbejder ved instituttet, professor B. M. Keller, undersøgte aftrykkene og bemærkede deres lighed med aftrykkene af den prækambriske fauna fra Namibia. Snart blev en ekspedition sendt til kysten af Det Hvide Hav ved Syuzmas buske. Det var ikke muligt at finde noget på stedet for de fund, eleven gjorde, men omkring fem kilometer oppe ad floden mødte ekspeditionen et udspring på en stejl bred.

Der blev fundet nye aftryk på fremspringende sandstensblokke. Næste år, ved den stejle 15 meter lange "væg" af opdagerne, blev en ny ekspedition erstattet, som omfattede N. M. Chumakov og forfatteren af disse linjer.

Ligger og kravler

Alt, hvad vi ved om den vendianske fauna, er kommet til os i form af tynde relieffer på overfladen af sandstenen. Der er både negative og positive repræsentationer af disse væsener.

Wend var tre-strålesymmetriens rige. Tribrachidium er et klassisk eksempel på et sådant væsen (billede nedenfor). I mangel af naturlige fjender (repræsentanter for den vendianske fauna spiste ikke hinanden) lå tribrachidium fredeligt i bunden, og for ikke at gå glip af næringsmikropartiklerne, som strømmen bragte fra forskellige sider, fik det tre mundåbninger. Derefter, gennem de tre grene af tarmen, kom mad ind i kroppen.

En anden type dyr i vendiansk bestod af organismer med en bilateral struktur, men i modsætning til senere dyr som trilobitter, havde højre og venstre del af kroppen af vendianske væsner ikke perfekt symmetri.

De var kendetegnet ved den såkaldte græsningsreflektionssymmetri, når modstående "stråler" er placeret over for hinanden i et "skakternet"-mønster. Det nederste billede viser et print af Dickinsonia-dyret. I nogle organismer af denne type, for eksempel i Andiva, er cephalization tydeligt synlig - isolering af hovedregionen, sandsynligvis med følsomme celler.

Beskyttet af is og kridt

Klinten på flodbredden blev for os et vindue ind i en ufattelig fjern fortid. Jeg kom der flere år i træk, og hvert år gav jeg os nye fund. I foråret rev den smeltende is fra kysten nye sandplader med aftryk fra den vendiske æra. Alt dette var første gang i Rusland - i en sådan mængde, i en sådan kompleksitet og i en sådan variation.

Det så ud til, at det efter en utrolig videnskabelig succes var svært at forvente mere. Men vi besluttede os alligevel for at se os om: Hvidehavet er stort - pludselig vil der være nye lovende steder på dets kyster. Valget faldt på Vinterbjergene, der ligger omkring 200 km af søvejen fra Syuzma. Her var fremspringene ikke et stykke af en 10-15 m høj flodbred, men aflejringer af ler- og sandstenslag med en tilsyneladende tykkelse på omkring 120 m, der stak ud på overfladen. De gik i jordens dybder i yderligere 700 m.

Den æra, vi lever i, er præget af et usædvanligt lavt niveau af havet: en stor mængde vand er bundet af polarhætter. I varmere og længere tider var der så meget vand, at der ikke var noget land mellem det nuværende sorte og hvide hav.

Hilsen fra forfædre

En af de mest lovende hypoteser vedrører et vendiansk dyr kaldet Ausia fenestrata - kun 2 aftryk kom fra det fra Det Hvide Havs kyster (to flere lignende aftryk blev fundet i Namibia).

Fenestrata betyder "fenestreret", og ifølge printene blev udseendet af dette dyr oprindeligt restaureret som en slags taske, hvis overflade er oversået med store huller. Det lignede en svamp, men størrelsen af hullerne var ikke særlig i overensstemmelse med denne hypotese. Senere kom en anden tanke: hvad nu hvis trykket ikke beholdt dyrets fulde udseende, men kun en del af det? Sækken med "vinduer" lignede påfaldende gællekurven af chordater som ascidianer, der tilhørte tunicata-typen (tunicater).

Hos Tunicats er kurven indeni, dækket af en tunikalignende skal, bestående af et stof, der ligner cellulose. Ascidianer er relateret til lancelet - primitive kordatdyr, der findes i bunden af træet hos alle hvirveldyr, inklusive selvfølgelig mennesker.

Så hvis hypotesen om Ausia fenestratas slægtskab med sækdyrene er korrekt, betyder det, at vi i sedimenter på 550 Ma famlede en evolutionær gren, der gik fra den vendiske fauna til mennesker.

Og for 25.000 år siden var den russiske slette dækket af is op til Kievs breddegrad – det var en enorm masse, der konstant frøs fra oven. Og jordskorpen begyndte at bøje sig under vægten af isen. Da isen forlod, begyndte den modsatte proces: som om "springer", begyndte skorpen at bule opad og løftede bunden af de gamle oceaner til himlen.

Vinterbjergene, som vi ankom til, vokser stadig opad og løfter højere og højere lag af ler og sand, der engang samlede sig på bunden. Og her er det interessante: Nogle steder er næsten kilometerlange lag af disse aflejringer gennemboret af kimberlitrør - åbninger, hvorigennem magma undslap til overfladen.

Disse åbninger er fyldt med delvist omsmeltet, delvist ændret oldtidsstof. Og i den er der pudsigt nok blokke af kalksten, som ikke er i distriktet. Og i blokkene - fossiler med den kambriske og ordoviciske fauna. Hvor kommer alt dette fra?

Svaret viste sig at være enkelt: Over ler-sandlagene samledes andre sedimenter fra de senere oceaner over millioner af år, men alle disse sedimenter blev efterfølgende ædt væk, hvilket bevarede individuelle fragmenter af kalkbunden i kimberlitrør. Der faldt klumper af kalksten efter at være blevet kastet op af en vulkansk eksplosion. Efter at have ødelagt bundsedimenterne i det kambriske og ordoviciske hav, har naturen blotlagt sedimenterne fra det prækambriske hav for os.

På grund af det faktum, at disse aflejringer var dækket af andre klipper i millioner af år, er de gamle lag, hvor ler og sandsten veksler, meget friske: leret har ikke mistet deres elasticitet, der er ingen spor af stærke deformationer, og derfor Vinterbjergene endte som et unikt sted med tynde og klare aftryk af den vendianske fauna.

Ascidia og dens "kurv"

Skrot som vidensværktøj

Da vi begyndte at forske i den vendianske biota (i øvrigt blev udtrykket "vendian" foreslået tilbage i 1952 af akademiker BS Sokolov), havde vi kun nogle få prøver af aftryk af disse mystiske dyr. I dag, takket være ekspeditioner til Vinterbjergene, som ikke stoppede selv i 1990'erne, er en samling på omkring 10.000 prøver blevet indsamlet i Rusland, og prioriteringen i beskrivelsen af dem tilhører russiske palæontologer.

Dette er en samling af verdensbetydning, som især omfatter eksemplarer af de dyr, hvis aftryk også blev fundet i Newfoundland, Ural, Australien og Namibia.

Hvordan fungerer fingeraftrykssøgningen? På højde med klinten stikker en sandstensplade ud. Det er ikke klart, om der er noget på den eller ej. For at finde ud af det er det nødvendigt at fjerne flere tons sediment med koben og skovle og frigøre en del af pladens overflade. Derefter flækkes pladen op og stykke for stykke sænkes ned.

Tunge sandstensblokke skal slæbes på ryggen. Nedenfor, på kysten, er fragmenter af pladen nummereret og sat sammen. Så vender de det om. Aftrykkene, hvis der er nogen, er på den side af pladen, der vendte nedad. Men de kan stadig ikke ses, da sandstenen er dækket af ler.

Nu skal du vaske leret af med en børste og vand meget omhyggeligt og finde de ønskede print. Fundene skal fotograferes i den nedgående sols stråler, så relieffet fremstår bedre i svagt lys. Allerede fra denne novelle er det tydeligt, at udtagning af prøver er fysisk hårdt arbejde. Men de barske forhold under ekspeditionerne kompenserer for den vanvittige begejstring hos opdagerne, der havde en chance for at se ind på den mystiske side af livets historie på Jorden.

I en verden af ikke-oplagthed

Palæontologer, der arbejder med Phanerozoic fauna, beskæftiger sig ofte med rigtige fossiler - skaller, skaller, tænder, knogler, forstenede æg. Den vendiske fauna blev født før den æra med aktiv biomineralisering, der er iboende i Kambrium.

De fleste af disse mærkelige skabninger havde ingen skeletter, ingen hårde skaller, ingen hårde skaller. Deres kroppe var bløde, ofte vandmandslignende, og få arter kunne prale af et papirtyndt rygskjold eller rørformet kitinskede.

Derfor er alt, hvad vendianske faunaspecialister beskæftiger sig med, relieffer på det cementerede sand, som engang omsluttede den gelatinøse krop, som næsten forsvandt sporløst. Derfor den utrolige vanskelighed med at fortolke disse spor. Her er blot nogle få eksempler.

En af de karakteristiske typer print er de såkaldte radial-tine skiver. Oprindeligt blev de tolket som spor af vandmandslignende organismer, som fik de tilsvarende navne som "cyclomedusa". Det blev antaget, at disse vandmænd ikke svømmede frit, men konstant sad på bunden (som nogle moderne arter).

Denne tolkning gjorde sig gældende, indtil man i nærheden af skiverne begyndte at finde aftryk af nogle væsner, der ligner en fjer, hvorefter man tegnede et helt andet billede: "cyclomedusa" er blot spor af de såkaldte vedhæftningsskiver. Organismen udviklede sig på følgende måde: larven sank til bunden, dens base voksede, som gradvist blev dækket af sand.

Og allerede fra bunden voksede en stilk med laterale grene, ved hjælp af hvilken dyret fodrede. Da væsenet døde, forblev skiveaftrykket oftere end stammeaftrykket, selvom sidstnævnte kunne nå cyklopiske størrelser for primitiv fauna - op til 3 m i højden med en skivediameter på omkring 1 m.

Et andet lærebogseksempel er Dickinsonia. Aftrykkene efterladt af dette væsen ligner bladene af årede planter. Så måske er det her planten? Eller en svamp? Eller noget andet? Hvis dette er et dyr, hvor er dets mundåbning, og hvor er analen? Forfatteren af disse linjer forsvarede hypotesen om, at vi taler om en repræsentant for faunaen, men i omkring to årtier måtte jeg modstå misforståelser fra mange kollegers side.

Et af mine hovedargumenter bundede i det faktum, at aftrykket, som vi har en tendens til at tage for sporet af hele dyret, faktisk kun er dannet af en tynd, papirlignende skal, gennem hvilken elementerne i den indre struktur "skinner igennem" ". Samtidig er der flere print, som tydeligt viser, at noget som en glorie, der ligner et aftryk af blødt væv, strækker sig ud over den ribbede zone.

Det var dog muligt endeligt at bevise, at Dickinsonia kun tilhører dyr, når sporene af kravlen fra disse væsner blev fundet og studeret. Sporene af den bevægende mave er mere slørede. Hvis Dickinsonia døde for enden af stien, er sporet af skallen helt anderledes - tydeligt. Dette er således et dyr: det bevægede sig uafhængigt og absorberede tilsyneladende mad fra bunden i form af bakterier ved overfladen af dets underliv.

Fraktal og symmetri mærkværdigheder

Et af de første eksemplarer af den vendianske fauna beskrevet af indenlandske videnskabsmænd var Vendia. Aftrykket blev fundet i en kerne fra en brønd i Arkhangelsk-regionen. Dyret havde en bilateral, tosidet kropsstruktur med tydelig segmentering, hvilket gjorde det muligt endda at kalde dette væsen "nøgen trilobit" (ægte trilobitter dukkede som bekendt op i kambrium).

Men allerede dengang var B. M. Keller bemærkede, at venstre og højre del af segmenterne ikke er modsat hinanden, men som det var i et skakternet mønster. Dette fænomen, som jeg kaldte "græsningsreflektionssymmetri", viste sig at være meget almindeligt blandt vendianske dyr, hvilket er et andet mysterium, da intet af den slags er observeret i Kambrium.

Tilsyneladende er en sådan mærkelig symmetri af bilaterale væsner forbundet med nogle ejendommeligheder ved organismens vækst og udvikling - måske var der en såkaldt spiralvækst, der er karakteristisk for for eksempel planter og består i skiftende opdeling af en eller anden gruppe af celler.

I rankomorphs - fjerlignende organismer af cyclomedusa-typen (de blev diskuteret ovenfor) - observeres ikke kun symmetrien af den blikrende refleksion, men også strukturens fraktalitet. Rør strækker sig fra hovedstammen, som så forgrener sig på samme måde, og nye grene forgrener sig igen.

Charnia er en af de længe kendte former for den vendianske fauna. Det tilhører de såkaldte fjerlignende organismer og er højst sandsynligt et dyr, der førte en knyttet livsstil. Charnia, såvel som nogle andre lignende former, lignede i deres udseende bregnebuske, der voksede fra havbunden.

Forgreningen af fartøjerne, der strækker sig fra hovedstammen, havde en fraktal struktur, som er et af de karakteristiske træk ved den vendianske fauna. Der var også rørformede væsner i vendianerne, der på samme måde "holde fast" til bunden.

Ud over bilaterale væsner med glidende reflektionssymmetri, er interessante organismer med trestrålesymmetri noteret i Vendian, som også er atypisk for efterfølgende epoker. Disse omfatter for eksempel tribrachidium, hvis aftryk ligner et tre-strålet hagekors indskrevet i en cirkel (mest sandsynligt er disse spor af kanalerne i fordøjelsessystemet, der fører til de tre mundåbninger).

Dette inkluderer også ventogirus - disse er ægformede væsner med et komplekst system af indre hulrum baseret på tre kamre.

Koldt for kæmperne

Jo flere data om mangfoldigheden af den vendianske fauna fossiloptegnelsen bringer os, jo mere akut er spørgsmålet om den vendiske biota's plads på det evolutionære træ. Hvem var forfædrene til dette fantastiske vandlevende liv, og kan du finde dets efterkommere blandt dyrene fra efterfølgende epoker?

Det er klart, at vendianske organismer ikke var de første flercellede dyr. I National Glacial Park i Montana (USA) og i Australien er der fundet kæder af aftryk af flercellede væsner, der levede for 1600-1200 millioner år siden. Aftrykkene, der ligner en halskæde af små perler, menes at være fra et kolonialt havdyr af typen hydroid polyp.

Dette liv er en milliard år ældre end vendianske, men … der er endnu ikke fundet andre prævendianske spor af flercellede organismer, især nogen forfædres former. Dette får en til at tro, at fremkomsten af multicellularitet hos dyr måske ikke var et engangs evolutionært spring, men en form for strategi. For eksempel er der selv i dag nogle flagellate protozoer, som enten lever som separate encellede organismer eller samles i kolonier, der fungerer som en enkelt organisme. Hvis svampen gnides ind i individuelle celler på en sigte, kan cellerne samles igen.

Selv eksperimenter blev udført, hvorunder, når parametrene for miljøet (temperatur, saltholdighed) ændrede sig, gik cellerne i embryonet af en flercellet organisme i opløsning og blev encellede. Så det er muligt, at der ikke er nogen kontinuerlig afstamning af flercellede organismer fra "perler" fra Montana til den vendianske fauna, men generationer af encellede former kan ligge mellem dem.

Vendiansk gigantisme finder formentlig sin forklaring i de særlige naturforhold i det miljø og den æra. Faktum er, at de rigeste lokaliteter af denne fauna findes, hvor karbonater ikke har akkumuleret på bunden. Og dette er en egenskab ved koldtvandsbassiner - det er i dem, at de vigtigste sedimenter er silt, ler og sand.

Koldt vand indeholder mere ilt, det blander sig konstant, hvilket bringer de organiske næringsstoffer op fra bunden. Vendianske dyr spiste ikke hinanden - de optog mikropartikler fra vandet eller fra bunden, hvilket gav dem et langt liv og evnen til at udvikle sig til store former.

Men højst sandsynligt var det opvarmningen på planeten og reduktionen i antallet af kolde hav, der forårsagede udryddelsen af den vendianske fauna. I Kambrium ser vi et helt andet liv – især tilpasset til at leve i vand med et lavere iltindhold. Men processen med biomineralisering begyndte aktivt, og dyr begyndte at erhverve stærke skeletter, skaller og skaller.

Spørgsmålet om, hvorvidt der er efterkommere af den vendiske fauna blandt de kambriske dyr i dag, bør besvares positivt, selvom det fortsat er genstand for heftige videnskabelige diskussioner. Især finder vi disse efterkommere blandt bløddyr, leddyr, coelenterater. Der er mange uddøde klasser af dyr, der levede i Kambrium, men som har rødder i Vendierne.