Утверждение, что разные наборы животных и растений характеризовали последовательные эпохи, часто понимается как указывающее на различие иного рода, чем то, которое отличает животных, живущих сейчас в разных частях мира. Это ошибка. По всему земному шару существуют так называемые репрезентативные типы, объединенные друг с другом структурными отношениями и разделенные специфическими различиями того же рода, что объединяют и разделяют животных разных геологических периодов. Возьмем, к примеру, илистые отмели или песчаные берега в одних и тех же широтах Европы и Америки; мы находим живущими на каждом из них животных одного и того же структурного характера и одного и того же общего вида, но с определенными специфическими различиями, такими как цвет, размер, внешние придатки и т. д. Они представляют друг друга на двух континентах. Американские волки, лисы, медведи, кролики — не те же самые, что европейские, но животные одного континента так же верны своим соответствующим типам, как и животные другого; под несколько иным аспектом они представляют одни и те же группы животных. В определенных широтах или при условиях более близкого соседства эти различия могут быть менее заметны. Хорошо известно, что существует большое однообразие типов не только среди животных и растений, но и среди человеческих рас по всему Арктическому региону; и некоторые животные, характерные для крайнего Севера, появляются вновь в столь идентичных формах в окрестностях снежных полей в высоких горах, что проследить разницу между белыми куропатками, кроликами и другими грызунами Альп, например, и таковыми Арктики — одна из самых трудных проблем современной науки.
То же самое происходит и с животным миром прошлых эпох: в сходных отложениях песка, ила или извести в соседних регионах одного и того же геологического возраста можно обнаружить идентичные остатки животных и растений; в то время как на больших расстояниях, но в сходных условиях, могут встречаться репрезентативные виды. Однако в весьма отдаленных регионах, независимо от того, схожи там условия или нет, общий облик органического мира сильно различается, и удаленность в пространстве в некоторой степени служит показателем степени родства между различными фаунами. В отложениях разных геологических периодов, непосредственно сменявших друг друга, мы иногда находим остатки животных и растений, настолько близких к тем, что жили в более ранние или более поздние периоды, что на первый взгляд видовые различия едва различимы. Трудность решения этих вопросов и правильной оценки различий и сходств между такими близкородственными организмами объясняет антагонистические взгляды многих натуралистов относительно диапазона существования животных в течение более длительных или коротких геологических периодов; а поверхностный подход, с которым ведутся дискуссии о переходе видов, в основном объясняется незнанием условий, упомянутых выше. Мои собственные наблюдения и опыт в этих вопросах привели меня к убеждению, что каждый геологический период имел своих собственных представителей и что ни один вид не повторялся в последующие эпохи.
Законы, регулирующие географическое распределение животных и их объединение в отдельные зоологические провинции, называемые фаунами, с четкими границами, до сих пор изучены весьма несовершенно; но все вещи настолько тесно связаны между собой с самого начала, что я убежден: мы никогда не найдем ключ к их пониманию, пока не будем проводить наши исследования прошлого и настоящего одновременно. Тот же принцип, согласно которому животная и растительная жизнь распределена по поверхности земли сейчас, преобладал и в самые ранние геологические периоды. Геологические отложения всех времен имели свои характерные фауны в различных зонах, их зоологические провинции представляли собой особые сочетания животной и растительной жизни в определенных регионах, а их репрезентативные типы воспроизводили в разных странах, но в сходных широтах, одни и те же группы с видовыми различиями.
Конечно, чем ближе мы подходим к началу органической жизни, тем менее заметными оказываются различия, и по вполне очевидной причине. Неровности земной поверхности, горные барьеры, защищающие целые континенты от арктических ветров, открытые равнины, подвергающие другие воздействию всей силы полярных бурь, уютные долины и высокие возвышенности, плоскогорья и холмистые прерии, речные системы и сухие пустыни, холодные океанические течения, устремляющиеся с далекого Севера к некоторым берегам, в то время как теплые течения из тропических морей несут свое мягкое влияние другим, — словом, все контрасты во внешнем облике земного шара, вместе с сопутствующими им физическими условиями, естественно сопровождаются соответствующим разнообразием животной и растительной жизни.
Но в силурийский период, когда не было возвышенностей выше канадских холмов, когда вода покрывала поверхность земли, за исключением нескольких изолированных участков, поднятых над почти всеобщим океаном, какими однообразными должны были быть условия жизни! И что мы должны ожидать найти на тех первых берегах? Если мы сегодня гуляем по морскому берегу, мы не ищем животных, которые обитают в лесах или бродят по открытым равнинам, или тех, что живут в защищенных долинах, во внутренних регионах или на горных вершинах. Мы ищем ракушки, мидии и морские уточки, крабов, креветок, морских червей, морских звезд и морских ежей, и мы можем найти здесь и там рыбу, выброшенную на песок или запутавшуюся в морских водорослях.
НЕКОТОРЫЕ ЗАПИСИ В ГОРНЫХ ПОРОДАХ
(Из «Первой книги по геологии».)
Н. С. Шейлер, доктор естественных наук
Геолог не может проследить путь назад в летописи великой каменной книги к тем далеким дням, когда зародилась жизнь. Различные изменения, происходящие с горными породами под воздействием тепла, воды и давления, медленно видоизменяли эти древние пласты, так что они больше не сохраняют скелеты животных, которые были в них погребены.
Эти старые породы, которые настолько изменились, что мы больше не можем с уверенностью сказать, жили ли в них какие-либо животные, называются «архейскими», что в переводе с греческого означает «древние». Вероятно, изначально они были илом, песком и известняком, но превратились в слюдяные сланцы, гнейс, гранит, мрамор и другие кристаллические породы. Когда любая порода становится кристаллической, окаменелости растворяются и исчезают, подобно тому как монеты теряют свой оттиск и форму, когда их расплавляют в ювелирном тигле.
Эти древние породы, залегающие глубже всего в земной коре, очень мощные, и на их образование должно было уйти огромное количество времени; великие континенты должны были быть разрушены дождями и волнами, чтобы обеспечить материал, из которого они были созданы. Довольно точно известно, что на их формирование ушло столько же времени, сколько потребовалось для всех остальных эпох с момента их образования. В течение огромных архейских эпох начала зарождаться жизнь на нашей Земле. Мы впервые находим множество достоверных свидетельств жизни в породах, которые лежат поверх архейских и известны как кембрийский и силурийский периоды. Там мы находим существ, родственных нашим кораллам, крабам и червям, а также других, являющихся дальними сородичами каракатиц и наших плеченогих. На этой стадии истории Земли не было позвоночных животных, то есть не было наземных млекопитающих, рептилий или рыб. Маловероятно, что существовала какая-либо наземная жизнь, кроме растений и форм, подобных низшим папоротникам, а вероятно, и мхам. Также маловероятно, что существовали какие-либо крупные континенты, как в настоящее время, а скорее множество островов, лежащих там, где сейчас находятся великие земли, — верхушки континентов, только что появившиеся над морем.
Хотя жизнь того времени была гораздо проще, чем в наши дни, она обладала примерно таким же разнообразием, какое мы обнаружили бы на современном морском дне. На данной поверхности в одно и то же время обитало столько же различных видов.
Кембрийский и силурийский периоды — время до появления рыб — должны были длиться много миллионов лет без каких-либо значительных изменений в мире. Множество видов рождалось и умирало; жизнь на Земле значительно менялась полдюжины раз или более. Появлялись новые виды, очень похожие на те, что были раньше, и лишь незначительные изменения были заметны в то или иное время. Тем не менее, к концу силурийского периода жизнь в мире поднялась на несколько ступеней выше в своем строении и интеллекте.
FIG. 1. NORTH AMERICA IN CAMBRIAN TIME.
Следующий ряд периодов известен как девонский. Он отмечен быстрым распространением рыб; ибо, хотя рыбы появились в самом верхнем силуре, именно в это время они стали многочисленными. Эти первые тираны моря с мощными челюстями появились внезапно, подобно набегу старых норманнских пиратов на мирные моря Великобритании. Они внесли оживление среди медлительных обитателей того древнего моря. Существа, способные противостоять более слабым врагам, были сметены или вынуждены претерпеть значительные изменения, и вся жизнь океанов, по-видимому, получила толчок от этих более быстро сформировавшихся и более решительных животных. В этом девонском разделе наших горных пород мы имеем доказательства того, что земли были обширно покрыты лесами из низкорослых папоротниковых деревьев, и мы находим первые следы дышащих воздухом животных в некоторых насекомых, родственных нашим стрекозам. На этой стадии истории Земли рыбы становились все более многочисленными, а в морях было огромное изобилие кораллов и криноидей. За исключением рыб, не произошло очень больших изменений в характере жизни по сравнению с тем, что существовало в более раннее время кембрия и силура. Животные постоянно меняются, но общая природа жизни остается такой же, как и в более раннее время.
FIG. 2. RANICEPS LYELLI—COAL TIME SALAMANDER.
В каменноугольный период мы наблюдаем второе великое изменение в характере жизни на Земле. От более ранних времен у нас сохранились только породы, образовавшиеся в морях. Но мы редко находим какие-либо следы наземной жизни или даже жизни, обитавшей вдоль берегов. Однако в каменноугольный период у нас есть очень обширные пласты пород, которые образовались в болотах, как показано в первой части этой книги. Они составляют наши угольные пласты, которые, хотя и сильно разрушены дождями и морем, все же покрывают большую часть земной поверхности. Эти пласты угля росли на воздухе, и, хотя в болотах, где они образовались, было очень мало животной жизни, мы находим некоторые окаменелости, которые говорят нам о том, что наземная жизнь делала большие успехи; появились новые насекомые, включая жуков, тараканов, пауков и скорпионов, и, что гораздо важнее, появились некоторые дышащие воздухом позвоночные животные, родственные современным саламандрам и водяным собакам. Они были почти такими же большими, как аллигаторы, и примерно такой же формы, но, вероятно, рождались из яиц в виде головастиков и некоторое время жили в воде, как наши молодые лягушки, жабы и саламандры. Это первый шаг вверх от рыб к наземным позвоночным; и мы вполне можем заинтересоваться им, ибо он знаменует собой важнейший прогресс в существах, благодаря жизни которых стало возможным наше собственное существование. Тем не менее, в этих древних лесах каменноугольного периода, должно быть, было мало той жизни, которую мы сейчас связываем с лесами; все еще не было птиц, змей, настоящих ящериц, млекопитающих, цветов и фруктов. Эти леса каменноугольного периода были мрачными пустынями тени, где не было слышно ничего, кроме звуков ветра, грома, вулкана или бегущих ручьев и волн на берегах.
В морях каменноугольного периода мы замечаем, что древняя жизнь Земли уходит в прошлое. Многие существа, такие как трилобиты, вымирают, а многие другие формы, такие как криноидеи или морские лилии, становятся менее многочисленными и менее важными. Эти признаки упадка морской жизни продолжаются в пластах сразу после каменноугольного периода, известных как пермские, которые на самом деле являются последними стадиями каменноугольного периода.
Когда с течением времени мы переходим к пластам, известным как триасовые, которые образовались сразу после окончания каменноугольного периода, мы обнаруживаем, что Земля претерпевает быстрые изменения в своей жизни. Влажный климат и низменности, которые способствовали столь быстрому росту болот, перестали существовать, а на их месте, по-видимому, установились теплый, сухой воздух и более высокие земли.
На этих землях триасового периода дышащая воздухом жизнь сделала очень быстрые успехи. Видно, что растения претерпевают значительные изменения. Папоротники больше не составляют все леса, но начали преобладать деревья, более похожие на сосны, а насекомые стали более многочисленными и разнообразными.
РИС. 3. CYCAS CIRCINALIS, РОДСТВЕННОЕ ВЫСШИМ РАСТЕНИЯМ УГОЛЬНОГО ПЕРИОДА.
До сих пор единственным наземным позвоночным животным было существо, родственное нашим саламандрам. Теперь у нас в изобилии появились настоящие ящерицы, многие из которых были крупного размера. Некоторые из них, вероятно, были растительноядными, но большинство — плотоядными; некоторые, по-видимому, были обитателями ранних болот, а некоторые жили в лесах.
Существа, родственные саламандрам, увеличились в разнообразии своих форм до удивительной степени. Мы знаем их лучше всего по следам, которые они оставили на глинистых породах, образовавшихся на берегах озер или на краю моря. В некоторых местах эти следы встречаются в поразительном количестве и совершенстве. Лучшее место для них — долина Коннектикута, недалеко от Тернерс-Фолс, штат Массачусетс. В этом месте пласты красного песчаника и сланца, состоящие из тонких слоев общей толщиной в несколько сотен футов, часто бывают испещрены этими следами, как грязь на скотном дворе. Судя по тому немногому, что мы можем определить по этим следам, существа, по-видимому, были несколько родственны нашим лягушкам, но обычно имели хвосты и, хотя были снабжены четырьмя ногами, имели привычку ходить только на задних, как кенгуру. Несколько таких следов показаны на рисунке на этой странице.
FIG. 4. FOOT-PRINTS, CONNECTICUT SANDSTONES.
Эти странные существа принадлежали ко многим различным видам. Некоторые из них, должно быть, были шести или семи футов высотой, так как их шаги достигают трех футов в длину и, по-видимому, подразумевают существо весом в несколько сотен фунтов. Другие были не больше малиновок. Как ни странно, мы никогда не находили их костей или существ, которыми они питались, и если бы не образование небольшого участка горных пород здесь и там, у нас не было бы даже этих следов, чтобы доказать нам, что такие существа жили в долине Коннектикута в это далекое время.
РИС. 5. СЛЕД, ТЕРНЕРС-ФОЛС.
Но эти удивительные формы менее интересны, чем две или три маленькие ископаемые челюстные кости, которые доказывают нам, что в это триасовое время Земля уже носила другое животное, более родственное нам, в виде маленького существа, которое вскармливало своих детенышей молоком. Еще раз жизнь делает длинный шаг вверх в этом маленьком опоссумоподобном животном, возможно, первом существе, чьи детеныши рождались живыми. Эти маленькие существа, называемые микролестесами или дроматериями, из которых в Англии и Северной Каролине было найдено только один или два различных, но родственных вида, по-видимому, были насекомоядными размером и формой с австралийское существо, показанное на рис. 7. Пока мы знаем его лишь по нескольким экземплярам — всего лишь унция или две костей, — но это очень драгоценные памятники прошлого.
FIG. 6. DROMATHERIUM SYLVESTRE AND TEETH OF MICROLESTES ANTIQUUS.
В это триасовое время климат, по-видимому, был довольно сухим, так как в нем мы имеем множество обширных отложений соли, образовавшихся в результате испарения замкнутых озер, морей, подобных тем, что сейчас образуются на дне Мертвого моря, Большого Соленого озера в Юте и сотни или более других подобных бассейнов наших дней.
FIG. 7. MYRMECOBIUS.
В морских животных этого времени мы находим много изменений. Уже некоторые из гигантских ящероподобных животных, которые впервые приняли форму на суше, становятся плавающими животными. Они превратили свои ноги в ласты, которые с помощью уплощенного хвоста заставляют их двигаться в воде.
Рыбы, на которых охотились эти большие плавающие ящерицы, больше похожи на рыб нашего времени, чем раньше. Трилобиты исчезли, а от криноидей остался лишь остаток. Большинство кораллов ранних дней исчезло, но моллюски изменились не больше, чем они делали это в несколько разных моментов на самых ранних стадиях истории Земли.
FIG. 8. ICHTHYOSAURUS AND PLESIOSAURUS.
После триаса наступает длинная череда эпох, в которые жизнь мира неуклонно продвигается к все более высоким уровням; но долгое время нет такого поразительного изменения, как то, что произошло при переходе от угольной серии пород к триасу. Этот длинный ряд периодов известен геологам как век рептилий. Он хорошо назван, ибо сородичи ящериц тогда контролировали сушу. Тогда не было ни одной из наших крупных рыб, чтобы оспорить их контроль, поэтому они приспособились ко всем занятиям, которые могли дать им шанс на существование. Некоторые оставались хищными зверями, как наши аллигаторы, но выросли до больших размеров; некоторые перешли на питание растениями и стали ходить на четырех ногах, как наши обычные звери, больше не волочась на брюхе, как это делают ящерица и аллигатор, их низшие сородичи. Другие стали летающими существами, как наши летучие мыши, только значительно крупнее, часто с размахом крыльев в пятнадцать или двадцать футов. Еще другие, даже столь же странно сформированные, обитали вместе с акулами в море.
FIG. 9. REPTILES OF JURASSIC PERIOD.
В это время истории Земли у нас появляются первые птицеподобные формы. Это были пернатые существа с клювами, несущими настоящие зубы, и с сильными крыльями; но во многих чертах они были рептилиями, имея длинные заостренные хвосты, каких нет ни у одной из наших существующих птиц. Они показывают нам, что птицы являются потомками рептилий, отделившимися от них, как ветвь от родительского дерева. Черепахи появились в этой серии пород. Сначала они были морскими или плавающими формами, коробчатые черепахи появились позже. Здесь также начинаются многие высшие насекомые. Появляются существа, подобные мотылькам и пчелам, и леса оживляются всеми важными видами насекомых, хотя виды были очень отличны от тех, что живут сейчас.