Jaký byl život na Zemi před miliony let?

2024 Autor: Seth Attwood | [email protected]. Naposledy změněno: 2023-12-16 16:00

Prudký nárůst počtu biologických druhů, nazývaný "kambrická exploze", otevřel fanerozoikum - eon "explicitního života". „Utajený“život v předchozí éře byl ale také velmi rozmanitý a dal vzniknout mimo jiné gigantickým formám. Objevování tajemství této neuvěřitelně starověké fauny umožnily objevy učiněné v Rusku.

První stopy makroskopických mnohobuněčných tvorů s měkkým tělem, které lze opatrně připsat prekambriu, byly nalezeny v 60. letech 19. století v oblasti Newfoundlandu. Ve 20. století došlo k významným nálezům v Namibii a Austrálii. Na území naší země byly nalezeny samostatné fosilie v jádru vytěženém z vrtů (Ukrajina, Krym, Ural).

Byly to malé otisky, které připomínaly buď disky nebo koláče, které ani nebyly okamžitě rozpoznány jako otisky živých bytostí: někteří věřili, že mluvíme o stopách geologických procesů. Potíž byla v tom, že zpočátku nebylo možné spolehlivě určit stáří horniny a někteří badatelé připisovali nálezy kambriu, siluru nebo ordoviku.

Jistota se objevila až v roce 1957, kdy byly otisky tvora zvaného charnia nalezené ve Velké Británii jednoznačně datovány do prekambrické éry.

Zajímavý je nejen samotný fakt nálezu pozůstatků velké skupiny prekambrických zvířat, ale také fakt, že jejich vzhled a stavba se ukázaly jako extrémně neobvyklé, jako by mluvili o mimozemském životě. Ale tento život, nazývaný vendiánská nebo ediakarská biota, se stal prvním masovým výskytem mnohobuněčných organismů ve fosilních záznamech, které obývaly oceán před více než 600 miliony let.

Historie nejrozsáhlejšího a jedinečného umístění stop vendské fauny začala v roce 1972, kdy student-cvičenec AV Stepanov našel několik stop organismů na Oněžském poloostrově u ústí řeky Syuzma (Arkhangelská oblast) a doručil nález Geologický ústav ANSSSR.

Zaměstnanec ústavu, profesor B. M. Keller, prozkoumal otisky a zaznamenal jejich podobnost s otisky prekambrické fauny z Namibie. Brzy byla ke břehům Bílého moře u keřů Syuzmy vyslána výprava. Na místě studentských nálezů se nepodařilo nic najít, nicméně asi pět kilometrů proti proudu řeky narazila výprava na výchoz na strmém břehu.

Nové otisky byly nalezeny na vyčnívajících pískovcových blocích. Další rok se u strmé 15metrové „stěny“objevitelů vystřídala nová expedice, jejíž součástí byl i N. M. Čumakov a autor těchto řádků.

Ležení a plazení

Vše, co víme o vendské fauně, se k nám dostalo v podobě tenkých reliéfů na povrchu pískovce. Existují negativní i pozitivní reprezentace těchto bytostí.

Wend byl říší třípaprskové symetrie. Klasickým příkladem takového tvora je Tribrachidium (foto níže). Při absenci přirozených nepřátel (zástupci vendské fauny se navzájem nepožrali) leželo tribrachidium klidně na dně, a aby mu neunikly živné mikročástice přinášené proudem z různých stran, získalo tři ústní otvory. Poté třemi větvemi střeva vstoupila potrava do těla.

Jiný typ zvířat ve Vendianu sestával z organismů s bilaterální stavbou, nicméně na rozdíl od pozdějších zvířat, jako byli trilobiti, pravá a levá část těl vendských tvorů neměla dokonalou symetrii.

Vyznačovaly se tzv. symetrií grazingového odrazu, kdy protilehlé „paprsky“jsou umístěny proti sobě v „šachovnicovém“vzoru. Na spodní fotografii je potisk zvířátka Dickinsonia. U některých organismů tohoto typu, např. u Andivy, je jasně patrná cefalizace - izolace oblasti hlavy, pravděpodobně s citlivými buňkami.

Chráněno ledem a křídou

Útes na břehu řeky se pro nás stal oknem do nepředstavitelně vzdálené minulosti. Přišel jsem tam několik let po sobě a každý rok jsem nám dal nové nálezy. Na jaře tající led trhal z pobřeží nové pískové desky s otisky vendské éry. To vše bylo v Rusku poprvé – v takovém množství, v takové složitosti a v takové rozmanitosti.

Zdálo se, že po neuvěřitelném vědeckém úspěchu je těžké očekávat něco víc. Ale přesto jsme se rozhodli porozhlédnout se: Bílé moře je velké – na jeho březích najednou přibudou nové nadějné lokality. Volba padla na Zimní hory, ležící asi 200 km námořní cesty ze Syuzmy. Zde výchozy nebyly kusem říčního břehu o výšce 10-15 m, ale nánosy jílových a pískovcových vrstev o zdánlivé mocnosti asi 120 m, které vyčnívaly na povrch. Do hlubin země šly dalších 700 m

Éru, ve které žijeme, charakterizuje neobvykle nízká hladina oceánu: velké množství vody je vázáno polárními čepičkami. V teplejších a delších dobách bylo tolik vody, že mezi současným Černým a Bílým mořem nebyla žádná pevnina.

Pozdravy od předků

Jedna z nejslibnějších hypotéz se týká vendského zvířete zvaného Ausia fenestrata – z břehů Bílého moře od něj pocházejí pouze 2 otisky (další dva podobné otisky byly nalezeny v Namibii).

Fenestrata znamená „fenestrovaný“a skutečně, podle otisků, vzhled tohoto zvířete byl původně obnoven jako druh vaku, jehož povrch je posetý velkými otvory. Vypadalo to jako houba, ale velikost otvorů této hypotéze příliš neodpovídala. Později přišla další myšlenka: co když si otisk nezachoval celý vzhled zvířete, ale jen jeho část? Pytel s "okny" nápadně připomínal žaberní koš strunatců jako ascidiánů, patřících k typu tunicata (tunikáti).

U Tunicatů je koš uvnitř, pokrytý tunikou podobnou skořápce, sestávající z látky podobné celulóze. Ascidové jsou příbuzní kopinatců - primitivních strunatců, kteří se nacházejí na úpatí stromu všech obratlovců, samozřejmě včetně lidí.

Pokud je tedy hypotéza o příbuznosti Ausia fenestrata s pláštěnci správná, znamená to, že v sedimentech starých 550 mil. let jsme tápali evoluční větev směřující od vendské fauny k člověku.

A před 25 000 lety byla Ruská nížina až do šířky Kyjeva pokryta ledem – byla to obrovská masa, která shora neustále mrzla. A zemská kůra se začala pod tíhou ledu prohýbat. Když led odešel, začal opačný proces: jakoby „jaro“, kůra se začala vyboulit nahoru a zvedat dno starověkých oceánů k nebi.

Zimní hory, do kterých jsme dorazili, stále rostou a zvedají vyšší a vyšší vrstvy hlíny a písku, které se kdysi hromadily na dně. A tady je zajímavost: na některých místech jsou téměř kilometrové vrstvy těchto ložisek proraženy kimberlitovými trubkami – průduchy, kterými unikalo na povrch magma.

Tyto otvory jsou naplněny částečně přetavenou, částečně pozměněnou starověkou hmotou. A v něm jsou kupodivu bloky vápence, který v okrese není. A v blocích - fosilie s kambrickou a ordovickou faunou. Odkud to všechno pochází?

Odpověď se ukázala být jednoduchá: nad jílovito-pískovými vrstvami se během milionů let nahromadily další sedimenty z pozdějších oceánů, ale všechny tyto sedimenty byly následně vyžrány a jednotlivé úlomky vápnitého dna se zachovaly v kimberlitových trubkách. Po výbuchu sopky tam padaly kusy vápence. Poté, co příroda zničila spodní sedimenty kambrických a ordovických moří, odhalila nám sedimenty prekambrického oceánu.

Navíc díky tomu, že tato ložiska byla po miliony let překryta jinými horninami, jsou starověké vrstvy, ve kterých se střídá jíl a pískovec, velmi čerstvé: jíly neztratily pružnost, nejsou žádné stopy po silných deformacích, a proto Zimní hory skončily jako jedinečná lokalita s tenkými a jasnými otisky vendské fauny.

Ascidia a její "koš"

Šrot jako nástroj poznání

Když jsme začali zkoumat vendskou biotu (mimochodem, termín „Vendian“navrhl již v roce 1952 akademik BS Sokolov), měli jsme jen několik vzorků otisků těchto záhadných zvířat. Dnes je v Rusku díky expedicím do Zimních hor, které se nezastavily ani v 90. letech, shromážděna sbírka asi 10 000 vzorků a přednost při jejich popisu mají ruští paleontologové.

Jde o sbírku světového významu, která zahrnuje zejména exempláře těch zvířat, jejichž otisky byly nalezeny i na Newfoundlandu, Uralu, Austrálii a Namibii.

Jak funguje vyhledávání otisků prstů? Ve výšce útesu vyčnívá pískovcová deska. Není jasné, zda na něm něco je nebo není. K tomu je nutné pomocí páčidel a lopat odstranit několik tun sedimentu a uvolnit část povrchu desky. Potom se deska rozštípne a kus po kusu se spustí dolů.

Těžké pískovcové bloky se musí táhnout na zadní straně. Dole, na břehu, jsou fragmenty desky očíslovány a složeny. Pak to obrátí. Výtisky, pokud existují, jsou na straně desky, která směřovala dolů. Ale stále nejsou vidět, protože pískovec je pokrytý hlínou.

Nyní musíte hlínu velmi opatrně smýt štětcem a vodou a najít požadované otisky. Nálezy je nutné fotit v paprscích zapadajícího slunce, aby se reliéf lépe jevil při slabém osvětlení. Již z této povídky je patrné, že vytěžování vzorků je fyzicky náročná práce. Ale drsné podmínky expedic kompenzují šílené vzrušení objevitelů, kteří měli možnost nahlédnout do tajemné stránky historie života na Zemi.

Ve světě nesamozřejmosti

Paleontologové pracující s fanerozoickou faunou se často zabývají skutečnými fosiliemi – lasturami, lasturami, zuby, kostmi, zkamenělými vejci. Vendská fauna se zrodila před érou aktivní biomineralizace, která je vlastní kambriu.

Většina těchto podivných tvorů neměla žádné kostry, žádné tvrdé ulity, žádné tvrdé ulity. Jejich těla byla měkká, často podobná medúzám a jen málo druhů se mohlo pochlubit hřbetním štítem tenkým jako papír nebo trubicovitým chitinózním pouzdrem.

Vše, čím se specialisté na vendskou faunu zabývají, jsou proto reliéfy na stmeleném písku, který kdysi obaloval želatinové tělo, které zmizelo téměř beze stopy. Proto ta neuvěřitelná obtížnost interpretace těchto stop. Zde je jen několik příkladů.

Jedním z charakteristických typů potisků jsou tzv. radiální kotouče. Zpočátku byly interpretovány jako stopy organismů podobných medúzám, které dostaly odpovídající názvy jako „cyclomedusa“. Předpokládalo se, že tyto medúzy neplavou volně, ale neustále sedí na dně (jako některé moderní druhy).

Tato interpretace převládala, dokud v blízkosti disků nezačali nacházet otisky některých tvorů podobných peříčku, načež se nakreslil úplně jiný obrázek: „cyclomedusa“jsou jen stopy takzvaných příložných disků. Organismus se vyvíjel následovně: larva klesla ke dnu, narostla její základna, která se postupně zasypávala pískem.

A již ze základny vyrostl stonek s postranními větvemi, pomocí kterých se zvíře živilo. Když tvor zemřel, otisk disku zůstal častěji než otisk stonku, i když ten mohl u primitivní fauny dosáhnout kyklopských velikostí - až 3 m na výšku s průměrem disku asi 1 m.

Dalším učebnicovým příkladem je Dickinsonia. Otisky zanechané tímto tvorem připomínají listy žilnatých rostlin. Takže možná je to ta rostlina? Nebo houba? Nebo něco jiného? Pokud je to zvíře, tak kde má otevřenou tlamu a kde anální? Autor těchto řádků hájil hypotézu, že mluvíme o zástupci fauny, ale asi dvě desetiletí jsem musel odolávat nepochopení ze strany mnoha kolegů.

Jeden z mých hlavních argumentů se scvrkl do skutečnosti, že otisk, který máme tendenci brát jako stopu celého zvířete, je ve skutečnosti tvořen pouze tenkou, papírovou skořápkou, kterou „prosvítají prvky vnitřní struktury“. . Zároveň existuje několik otisků, které jasně ukazují, že něco jako svatozář, podobný otisku měkké tkáně, přesahuje žebrovanou zónu.

Že Dickinsonia patří ke zvířatům, se však nakonec podařilo prokázat až tehdy, když byly nalezeny a prozkoumány stopy plazení těchto tvorů. Stopy po pohybujícím se břiše jsou více rozmazané. Pokud na konci cesty Dickinsonia zemřela, stopa skořápky je úplně jiná - jasná. Jedná se tedy o zvíře: pohybovalo se nezávisle a zjevně absorbovalo potravu ze dna ve formě bakterií povrchem svého břicha.

Zvláštnosti fraktálů a symetrie

Jedním z prvních exemplářů vendské fauny popsaných domácími vědci byla Vendia. Otisk byl nalezen v jádru ze studny v Archangelské oblasti. Zvíře mělo oboustrannou, oboustrannou stavbu těla se zřejmou segmentací, která umožňovala dokonce nazývat tohoto tvora „nahý trilobit“(skuteční trilobiti se objevili, jak známo, v kambriu).

Ale i tehdy B. M. Keller si všiml, že levá a pravá část segmentů nejsou proti sobě, ale jakoby v šachovnicovém vzoru. Ukázalo se, že tento jev, který jsem nazval „symetrie odrazu pastvy“, je u vendských zvířat velmi běžný, což je další záhada, protože v kambriu není nic takového pozorováno.

Zřejmě taková zvláštní symetrie bilaterálních tvorů souvisí s některými zvláštnostmi růstu a vývoje organismu – možná došlo k tzv. spirálovitému růstu, charakteristickému např. pro rostliny a spočívajícímu ve střídavém dělení té či oné skupiny. buněk.

U rankomorfů - peříčkovitých organismů typu cyclomedusa (o nich byla řeč výše) - je pozorována nejen symetrie odrazu pohledů, ale i fraktálnost struktury. Z hlavního stonku vybíhají trubky, které se pak stejným způsobem rozvětvují a nové větve se opět rozvětvují.

Charnia je jednou z dlouho známých forem vendské fauny. Patří mezi takzvané organismy podobné peřím a s největší pravděpodobností jde o zvíře, které vedlo připoutaný životní styl. Charnia, stejně jako některé další podobné formy, svým vzhledem připomínaly kapradinové keře rostoucí z mořského dna.

Větvení nádob vycházející z hlavního stonku mělo fraktálovou strukturu, což je jeden z charakteristických rysů vendské fauny. Ve Vendianu byli také trubkoví tvorové, kteří se podobně „drželi“u dna.

Kromě bilaterálních tvorů se symetrií klouzavého odrazu jsou ve Vendianu zaznamenány zajímavé organismy s třípaprskovou symetrií, což je také atypické pro následující epochy. Patří mezi ně například tribrachidium, jehož otisk připomíná třípaprskovou svastiku vepsanou do kruhu (s největší pravděpodobností se jedná o stopy kanálků trávicí soustavy vedoucí ke třem ústním otvorům).

Patří sem také ventogirusy - to jsou vejčitá stvoření se složitým systémem vnitřních dutin založených na třech komorách.

Chlad pro obry

Čím více údajů o diverzitě vendské fauny nám fosilní záznam přináší, tím akutnější je otázka místa vendské bioty na evolučním stromě. Kdo byli předkové tohoto úžasného vodního života a najdete jeho potomky mezi zvířaty následujících epoch?

Je zřejmé, že vendské organismy nebyly prvními mnohobuněčnými zvířaty. V Národním ledovcovém parku v Montaně (USA) a v Austrálii byly nalezeny řetězy otisků mnohobuněčných tvorů, kteří žili před 1600-1200 miliony let. Předpokládá se, že otisky, které vypadají jako náhrdelník z malých korálků, pocházejí z koloniálního mořského živočicha typu hydroidního polypu.

Tento život je o miliardu let starší než Vendian, ale … žádné další předvendské stopy mnohobuněčných organismů, zvláště jakýchkoli forem předků, nebyly dosud nalezeny. To vede k domněnce, že vznik mnohobuněčnosti u zvířat možná nebyl jednorázovým evolučním skokem, ale jakýmsi druhem strategie. Například i dnes existují někteří bičíkatí prvoci, kteří buď žijí jako samostatné jednobuněčné organismy, nebo se shromažďují v koloniích, které působí jako jeden organismus. Pokud se houba rozetře na síto na jednotlivé buňky, mohou se buňky znovu spojit.

Prováděly se dokonce experimenty, při kterých se při změně parametrů prostředí (teplota, slanost) buňky embrya mnohobuněčného organismu rozpadly, staly se jednobuněčnými. Je tedy možné, že neexistuje žádná souvislá linie mnohobuněčných organismů od „korálků“z Montany po vendskou faunu, ale mezi nimi mohou ležet generace jednobuněčných forem.

Vendský gigantismus pravděpodobně nachází své vysvětlení ve zvláštních přírodních podmínkách toho prostředí a té doby. Faktem je, že nejbohatší lokality této fauny se nacházejí tam, kde se na dně nenahromadily uhličitany. A to je vlastnost studenovodních nádrží - právě v nich jsou hlavními sedimenty kaly, jíl a písek.

Studená voda obsahuje více kyslíku, neustále se míchá a vynáší organické živiny ze dna. Vendiánští živočichové se navzájem nežrali – nasávali mikročástice z vody nebo ze dna, což jim zajišťovalo dlouhý život a schopnost vyvinout se do velkých forem.

S největší pravděpodobností to však bylo oteplování na planetě a snížení počtu studených moří, které způsobilo vyhynutí vendské fauny. V kambriu vidíme úplně jiný život – zejména přizpůsobený životu ve vodě s nižším obsahem kyslíku. Proces biomineralizace však začal aktivně a zvířata začala získávat silné kostry, skořápky a skořápky.

Otázka, zda jsou dnes mezi kambrickými zvířaty potomci vendské fauny, by měla být zodpovězena kladně, i když zůstává předmětem vášnivých vědeckých diskusí. Zejména tyto potomky najdeme mezi měkkýši, členovci, coelenteráty. Existuje mnoho vyhynulých tříd zvířat, která žila v kambriu, ale mají kořeny ve vendianu.