9 Viimeinen alkuräjähdys Nationalismia ja yksikielisyyden syntyä kuvataan lyhyesti Timothy Baycroftin teoksessa Nationalism in Europe (1789-1945. - Cambridge University Press, 1998). Maailman kielten katoamista käsitellään David Nettlen ja Suzanne Romainen kirjassa

5.2. Biologinen räjähdys ja aineen puute

Niveljalkaisten alkuperä - "niveljalkainen" (Vendin ja Kambrian jaksot) "Pre-molekyyliaikakaudella" tiedemiehillä oli käytössään kolme tieteenalaa, joiden avulla oli mahdollista rekonstruoida organismien evoluutiohistoriaa: 1. vertaileva anatomia, 2.

Kognitiivinen räjähdys Hypoteesi Machiavelliläisestä älykkyydestä syntyi 1980-luvun lopulla ja on siitä lähtien jatkuvasti vahvistunut. Vuonna 2006 Sergey Gavrilets ja Aaron Vause Tennesseen yliopistosta Knoxvillessä kehittivät matemaattisen mallin, joka osoittaa selvästi

10. Kulttuuriräjähdys Sen jälkeen kun aivojen koon kasvu avasi Homo sapiensille mahdollisuudet valloittaa maailmaa, ihmisaalto roiskui Afrikasta ja pyyhkäisi sukupolvesta toiseen vanhan maailman läpi pyyhkäisemällä pois kaiken tieltään . Kulttuuri, aluksi huomaamaton, sitten täällä, sitten

Ne syntyivät Kambrian rajalla melkein yhtäkkiä, eivätkä ne olleet olemassa olevan eläimistön jälkeläisiä.

Kuitenkin muut tutkimukset, jotka ovat peräisin 1970-luvulta ja myöhemmin, totesivat, että monimutkaisia ​​eläimiä, jotka ovat samanlaisia ​​kuin nykyiset lajit, syntyivät kauan ennen kambrikauden alkua. Joka tapauksessa monet todisteet elämän olemassaolosta kauan ennen kambriaa poistivat esityslistalta kysymyksen "kambrian räjähdyksestä" elämän äkillisen syntymisen ilmiönä.

Kysymys kambrikauden rajalla olevien elämänmuotojen, jotka eivät ole kadonneen Hainanin ja Vendin eliöstön jälkeläisiä, monimutkaisuuden ja monimuotoisuuden seuraavan lisääntymisen syistä ja mekanismeista jää avoimeksi. Tähän mennessä "kambrian räjähdyksen" ongelmat ovat keskittyneet kahteen avainkysymykseen:

• lisääntyikö organismien monimuotoisuus ja monimutkaisuus todella "räjähdysmäisesti" alkukambrin aikana, ja
• mikä voi olla syynä niin nopeaan kehitykseen.

Tietolähteet

Tarkan tapahtumien kronologian rakentaminen esikambrian ja varhaisen kambrikauden väliselle rajalle on merkittävä vaikeus. Tästä johtuen tiettyjen ilmiöiden järjestyksen ja keskinäisten suhteiden kuvausta Kambrin räjähdyksen keskustelun puitteissa tulee harkita varovaisesti.

Aiheuttamisongelmien lisäksi kambrian rajalla tapahtuvien tapahtumien tutkimista vaikeuttaa itse paleontologisen materiaalin puute. Valitettavasti mitä kauempana tutkittava ajanjakso on meistä, sitä vähemmän sen fossiilit ovat tutkittavissa. Syitä tähän ovat muun muassa:

Elävien organismien jäänteet

Fossiilien ohella kambrikauden esiintymät sisältävät epätavallisia korkea luku talletuksia, joissa on säilynyt jälkiä pehmeät osat eri organismien ruumiit. Tällaisten tulosteiden avulla voimme tutkia yksityiskohtaisesti eläimiä, joita ei säilytetä fossiileina, sekä sellaisten organismien sisäistä rakennetta ja toimintaa, joita yleensä edustavat vain kuoret, piikit, kynnet jne.

Kambrikaudella tärkeimmät esiintymät ovat: Varhainen kambri

Keskikambria

ja Ylä-Kambrian esiintymä

• Orsten (Ruotsi).

Vaikka kaikki nämä kerrostumat ovat erinomaisesti säilyttäneet organismien anatomiset yksityiskohdat, ne ovat kaukana täydellisistä. Suurin osa kambrian eläimistöstä ei ehkä ole edustettuna niissä ollenkaan, koska kerrostumat muodostuivat tietyissä olosuhteissa (maanvyörymät tai vulkaaninen tuhka, joka säilytti erittäin nopeasti kehon pehmeät osat). Lisäksi tunnetut esiintymät kattavat vain rajoitetun kambrikauden ajanjakson eivätkä vaikuta ratkaiseva aika juuri ennen kuin se alkaa. Koska hyvin säilyneet hautaukset ovat yleensä harvinaisia ​​ja fossiiliesiintymät erittäin harvinaisia, on erittäin epätodennäköistä, että ne edustavat kaikentyyppisiä organismeja, joita on ollut olemassa.

Elävien organismien jättämät kivettyneet jalanjäljet

Kivettyneet jalanjäljet ​​koostuvat pääasiassa poluista ja koloista, jotka on jätetty päälle merenpohja. Tällaiset jäljet ​​ovat erittäin tärkeitä, koska ne antavat tutkijalle tietoa organismeista, joiden ruumiita ei ole säilynyt fossiileissa. Usein vain niiden avulla on mahdollista tutkia organismeja, jotka kuuluvat ajalle, jolta tällaisia ​​jälkiä jättävien eläinten jäännökset eivät ole säilyneet. Vaikka jälkiä ei yleensä ole mahdollista liittää tarkasti niiden jättäneisiin organismeihin, jäljet ​​voivat tarjota varhaisimman todisteen suhteellisen monimutkaisten eläinten (kuten esimerkiksi kastematojen) olemassaolosta.

Geokemialliset havainnot

Kambrian alarajaan ja sen alkuun kuuluvissa geologisissa kivissä havaitaan voimakkaita vaihteluita kolmen alkuaineen - strontiumin (87 Sr/ 86 Sr), rikin (34 S/ 32 S) ja hiilen (13 C/) - isotooppikoostumuksessa. 12 C).

• joukkosukupuutto. Organismien massasukuttomien pitäisi suoraan lisätä 12 C:n isotoopin osuutta sedimentissä ja siten vähentää 13 C/12 C-suhdetta.
• Metaanin vapautuminen. Ikiroudassa ja mannerjalustalla bakteerien tuottamat metaanimolekyylit jäävät loukkuun vesimolekyylien "häkkiin", jolloin muodostuu metaaniklatraatiksi kutsuttu seoksen. Elävien organismien tuottama metaani rikastuu isotoopilla 12 C. Lämpötilan noustessa tai ilmanpaineen laskiessa klatraatit hajoavat. Tämä hajoaminen vapauttaa ilmakehään varastoitunutta metaania, joka on rikastettu hiili-12:lla. Ilmakehässä metaani muuttuu hiilidioksidiksi ja vedeksi, ja hiilidioksidi reagoi mineraalien kanssa muodostaen hiilipitoisia kiviä, joissa on ylimäärä hiili-12:ta. Tämän seurauksena geologisten esiintymien isotooppikoostumus siirtyy kohti 12 C:ta.

Vertaileva anatomia

Kladistiikka on menetelmä organismien "evoluutiopuun" rakentamiseksi, useimmiten vertaamalla niiden anatomista rakennetta. Tällaisen analyysin avulla voidaan verrata sekä nykyaikaisia ​​että fossiilisia organismeja keskenään niiden evoluution kulkua selvittämiseksi. Useissa tapauksissa voidaan päätellä, että ryhmän A on täytynyt esiintyä ennen ryhmiä B ja C, koska ne ovat samankaltaisempia toistensa kanssa kuin A. Itsestään (ilman korrelaatiota paleontologisten kaivausten tietojen kanssa) tämä menetelmä ei kerro mitään muutosten tapahtumisajasta, mutta se pystyy palauttamaan järjestyksen eliöiden evoluutionaarisesta kehityksestä.

Molekyylifylogenetiikka

Paleontologiset todisteet

Tässä osiossa tärkeimmät todisteet on järjestetty niiden esiintymien muodostumisajan mukaan, joista se löydettiin, koska ajoitus on keskeinen kysymys kambrikauden räjähdyksen tutkimuksessa. Samalla on syytä pitää mielessä tähän ajanjaksoon kuuluvien fossiilien kronologian epäselvyys.

Löytöjen tarkastelu alkaa kauan ennen kambriaa ja päättyy varhaiseen ordovikiaan, koska on käsitys, että nykyaikaisen eläimistön päätyyppien muodostuminen alkoi ennen kambriaa ja päättyi sen jälkeen.

Molekyylifylogeneettiset tiedot (1,2 - 0,5 Ga)

Molekyylifylogeneettisten tietojen kronologisesta tulkinnasta käydään edelleen keskustelua:

Joka tapauksessa molekyylifylogenetiikan tiedot viittaavat siihen, että tärkeimpien eläintyyppien muodostuminen oli erittäin pitkä prosessi, joka ylitti "kambrian räjähdyksen" 10 miljoonan vuoden (noin 543-533 miljoonaa vuotta sitten).

Esikambrian jälkiä metazoanista

On sekä epäsuoria että suoria paleontologisia todisteita siitä, että monisoluiset organismit syntyivät ensin kauan ennen kambrikauden alkua.

Bakteerimattojen väheneminen (1,25 Ga)

Prekambrian stromatoliitti

nykyaikaiset stromatoliitit. Länsi-Australia.

Stromatoliitit muodostavat tärkeän osan noin 3 miljardin vuoden takaisista fossiileista. Heidän kukoistusaikansa osuu 1,25 miljardin vuoden taakse, minkä jälkeen ne alkoivat laskea (sekä kokonaismäärän että monimuotoisuuden osalta). Kambrian alussa tämä vähennys oli jo noin 20 %.

Yleisin selitys vähenemiselle on oletus, että bakteerimatot muodostavat mikro-organismit joutuivat muiden elävien organismien saaliiksi (jonka pitäisi viitata melko monimutkaisten petoeläinten olemassaoloon jo noin miljardi vuotta sitten). Tämän oletuksen vahvistavat havaitut antikorrelaatiot stromatoliitin monimuotoisuuden ja runsauden - toisaalta - ja rikkauden välillä. meren eläimistö- toisen kanssa. Siten stromatoliittien toistuva väheneminen tapahtui myöhään Ordovikiassa - heti toisen meren eläimistön monimuotoisuuden ja runsauden "epidemian" jälkeen. Ordovikian-Siluria ja Permi-Triaksen sukupuuttojen aikana havaittiin jälleen stromatoliittien elpymistä - ja myöhempää laskua meren eläimistön elpyessä.

Suojakeinojen kehitys akritarkkien keskuudessa. Varhainen saalistus (1 Ga)

Akritarchit ovat luonteeltaan määrittelemättömiä fossiilisia fossiileja, yleensä yksi- ja monisoluisten levien kystien kuoria. Ensimmäistä kertaa niitä löydetään talletuksista, jotka ovat peräisin 2 miljardin vuoden takaa.

Noin miljardi vuotta sitten niiden lukumäärä, monimuotoisuus, koko, anatominen monimutkaisuus ja erityisesti piikien lukumäärä ja tyypit lisääntyivät jyrkästi. Arkkitehtien määrä väheni jyrkästi globaalin jääkauden aikana, mutta elpyi myöhemmin saavutettuaan maksimaalisen monimuotoisuuden jo paleotsoisella kaudella.

Niiden poikkeuksellisen piikkimäiset muodot, jotka juontavat juurensa 1 miljardi vuotta sitten, voivat viitata silloinkin riittävän suuriin saalistajiin murskaamaan ne tai nielemään ne kokonaisina. Muilla pienten uusproterotsooisten organismien ryhmillä on myös jonkinlainen puolustus petoeläimiä vastaan.

Monisoluisten organismien jättämät jäljet ​​(1 miljardi vuotta)

Intiassa miljardi vuotta sitten päivätyt sedimentit sisältävät fossiileja, jotka voivat olla jälkiä pehmeän kiven läpi ja läpi liikkuvista organismeista. Löydetyt jäljet ​​jäivät ilmeisesti suoraan merenpohjaa peittävän sinilevän mattokerroksen alle. Tutkijat päättelivät, että jäljet ​​johtuvat kolmikerroksisten, jopa 5 mm:n kokoisten monisoluisten organismien peristaltikasta - toisin sanoen eläimistä, joiden halkaisija oli verrattavissa lierojen halkaisijaan ja joilla oli mahdollisesti coelom. Muut tutkijat uskovat, että nämä ja vastaavat yli 600 miljoonaa vuotta vanhat löydöt eivät jääneet elävien organismien vaan fysikaalisten prosessien seurauksena.

Monisoluiset alkiot Doushantosta (632-550 Ma)

Vuonna 2007 löydetty monimutkaisen kuoren ympäröimä alkio (580-550 miljoonan vuoden ikäisistä kivistä) osoittaa kuitenkin, että Doushanton fossiilit ovat vain monisoluisten selkärangattomien lepääviä munia. Lisäksi kävi selväksi, että jotkin Doushanton (632 Ma) aikaisemmista kivistä löydetyistä akritarcheista edustavat itse asiassa tällaisten alkioiden kuoria.

Toinen fossiili Doushantuosta - Vernanimalcula(halkaisijaltaan 0,1 - 0,2 mm, ikä noin 580 miljoonaa vuotta) - useat tutkijat pitävät sitä kolmikerroksisen bilateraalisen organismin jäännöksenä, jolla oli kokonaisuus, eli eläin, joka oli yhtä monimutkainen kuin lierot tai nilviäiset. Epäilyksistä huolimatta orgaaninen luonto nämä fossiilit, koska kaikki 10 näytettä löydettiin Vernanimalcula ovat saman kokoisia ja samankokoisia, on epätodennäköistä, että tällainen tasaisuus johtuu epäorgaanisista prosesseista.

Viimeisimmät Doushantuo-esiintymät osoittavat myös 13C/12C-hiilen isotooppisuhteen jyrkkää laskua, vaikka tämä muutos on maailmanlaajuinen, mutta se ei ole ajallisesti sama kuin muiden päätapahtumat kuten massasukuttomat. Mahdollinen selitys koostuu "ketjureaktiosta" organismien evoluution ja meriveden kemiallisen koostumuksen muutoksista. Monisoluiset organismit, jotka absorboivat aktiivisesti hiiltä vedestä, voisivat osaltaan lisätä meriveteen liuenneen hapen pitoisuutta, mikä puolestaan ​​​​saa aikaan uusien monisoluisten organismien syntymistä (esim. Namapoikia).

Ediacaran fauna (610-543 ma)

oksa

Ediacaran-kauden monisoluiset fossiilit löydettiin ensin Ediacaran Hillsiltä Australiasta ja sitten esiintymistä muilta alueilta: Charnwood Forestista (Englanti) ja Avalonin niemimaalta (Kanada). Nämä fossiilit ovat 610-543 miljoonaa vuotta vanhoja (ediacaran aikakausi edeltää kambriaa). Useimmat niistä olivat useita senttejä pitkiä ja olivat huomattavasti suurempia kuin edeltäjänsä. Monilla näistä organismeista ei ole analogeja minkään ennen Ediacaran-kausia tai sen jälkeen eläneiden lajien kanssa. On ehdotettu, että Ediacaran eläimistön "omituisimmat" edustajat tulisi osoittaa erilliseen valtakuntaan - "Vendozoaan" (Vendozoa). Niiden joukossa on mukana charnia - vanhin Ediacaran-kauden löydöistä (ikä - 580 miljoonaa vuotta).

Jotkut Ediacaran organismit voivat kuitenkin olla myöhemmän eläimistön edelläkävijöitä:

Altaissa reikiä Cloudina. Valinta "peto-saalis" -järjestelmässä

Paikoin jopa 20 % fossiileista Cloudina sisältää halkaisijaltaan 15-400 mikronin reikiä, joita saalistajat jättävät. Jonkin verran Cloudina vaurioituivat useita kertoja, mikä osoittaa heidän kykynsä selviytyä hyökkäyksistä (petoeläimet eivät hyökkää uudelleen tyhjiin kuoriin). hyvin samanlainen kuin Cloudina fossiileja Sinotubuliitit samoista hautauksista löydetyt eivät sisällä reikiä ollenkaan. Tällainen selektiivisyys voi viitata jo Ediacaran-kaudella kokoluokkien evoluutiovalinnan olemassaoloon sekä saaliin erikoistumiseen vasteena saalistukselle, jota pidetään yhtenä kambrian räjähdyksen aiheuttajista.

Organismien jättämien jälkien monimuotoisuus lisääntyy (565-543 Ma)

Varhaisimmat Ediacaran fossiilit, jotka ovat peräisin 610-600 miljoonan vuoden takaa, sisälsivät vain cnidarian jättämiä jälkiä. Noin 565 miljoonaa vuotta sitten ilmestyi monimutkaisempia jälkiä. Heidän poistumiseensa organismit tarvitsivat iho-lihaksisen pussin, ja niiden yleisen rakenteen piti olla monimutkaisempi kuin cnidarian tai flatworms.

Juuri ennen kambrikauden alkua (noin 543 Ma) ilmestyy monia uusia jälkiä, mukaan lukien pystysuorat kolot. Diplokrateria ja Skolithos), sekä jälkiä mahdollisista niveljalkaisista ( Cruziana ja Rusophycus). Pystysuorat kolot ovat todiste siitä, että matomaiset eläimet ovat saaneet uusia käyttäytymismalleja ja mahdollisesti uusia fyysisiä kykyjä. Jäljet Cruziana ja Rusophycus puhua eksoskeleton olemassaolosta niveljalkaisten välittömissä edeltäjissä, vaikkakaan ei ehkä niin jäykkä kuin myöhemmin.

Kambrian fossiileja

Simpukkaeläimistö (543-533 ma)

Fossiilit, jotka tunnetaan nimellä "pieni kuoriperäinen fauna" (eng. pieniä kuorillisia fossiileja) on löydetty eri puolilta maailmaa, ja ne juontavat juurensa vendin (Nemakit-Daldynian vaiheen) loppuun ja ensimmäisestä 10 miljoonasta kambrikauden (Tommotian vaihe) alusta lähtien. Näitä ovat hyvin monipuolinen kokoelma fossiileja: neuloja, skleriittejä (panssarilevyjä), putkia, arkeosyaatteja (ryhmä sieniä tai niitä lähellä olevia eläimiä) sekä pieniä kuoria, jotka muistuttavat hyvin käsijalkaisia ​​ja etanan kaltaisia ​​nilviäisiä, vaikka hyvin pieni (1-2 mm pitkä).

Varhaiskambrian trilobiitit ja piikkinahkaiset (530 Ma)

Fauna Sirius Passet (527 Ma)

Yleisin fossiili Sirius Passet Grönlannin hautauksessa on niveljalkaiset. On myös useita organismeja, joilla on kiinteät (mineralisoidut) ruumiinosat: trilobiitit, kioliitit, sienet, käsijalkaiset. Piikkinahkaiset ja nilviäiset puuttuvat kokonaan.

Sirius Passetin omituisimmat organismit olivat Pambdelurion ja Kerygmachela. Niiden pitkä, pehmeä segmentoitu runko, jossa on pari leveitä "eviä" useimmissa osissa ja pari segmentoituja lisäyksiä takana, tekevät niistä samanlaisia ​​​​kuin anomalokaridit. Samaan aikaan "evien" yläpinnan ulkoosissa oli aallotettuja pintoja, jotka voivat olla kiduksia. Jokaisen "evän" alla on lyhyt luuton jalka. Tämän rakenteen avulla voit yhdistää ne niveljalkaisiin.

Chengjiangin eläimistö (525-520 ma)

Haikouichthys - jälleenrakennus

Anomalocaris - jälleenrakennus

Hallucigenia - jälleenrakennus

Tämä eläimistö on kuvattu useista fossiilikohteista Chengjiangin piirikunnassa (Yuxin kaupunki, Yunnanin maakunta, Kiina). Tärkeintä on Maotianshanin liuske- hautaus, jossa pehmeärunkoisten eläinten fossiilit ovat hyvin edustettuina. Chengjiangin eläimistö kuuluu ajanjaksoon 525-520 miljoonaa vuotta sitten - varhaisen kambrikauden puoliväliin, useita miljoonia vuosia myöhemmin Sirius Passet ja vähintään 10 miljoonaa ennen Burgess Shalea.

Muinaisimpien chordaattien (johon kaikki selkärankaiset kuuluvat) ruumiinosat löydettiin fossiileista:

Samoista esiintymistä löytyi niveljalkaisten ryhmien edustajia:

Nämä organismit kuuluvat todennäköisesti tähän ryhmään Lobopodia, mihin nykyaikaisista ryhmistä Onychophora kuuluu.

Noin puolet Chengjiangin fossiileista on niveljalkaisia, joista osalla oli kovia, mineralisoituneita eksoskeletioita, kuten useimmilla myöhemmillä meren niveljalkaisilla. Vain 3 prosentilla organismeista oli kova kuori (useimmiten trilobiiteja). Sieltä on löytynyt myös monen muun eläinlajin edustajia:

• Priapulidit (kaivaavat merimadot - väijyttävät saalistajat);
• Harjasleukaiset (meren selkärangattomat, jotka ovat osa planktonia);
• Ktenoforit (suoli, ulkoisesti samankaltainen kuin meduusat);
• Piikkinahkaiset (meritähti, merikurkut jne.),
• Kioliitit (salaperäiset eläimet, joilla oli pienet kartiomaiset kuoret),

Varhaiskambrian äyriäiset (520 Ma)

Burgess Shale (515 miljoonaa euroa)

Pääartikkeli: Burgess Shale

Marrella

Pikaia - jälleenrakennus

Burgess Shale on ensimmäinen tunnettu suuri kambrikauden hautauspaikka, jonka Wolcott löysi vuonna 1909. Whittingtonin ja hänen kollegoidensa 1970-luvulla tekemä fossiilien uudelleenanalyysi muodosti perustan Gouldin kirjalle. ihmeellinen elämä”, joka avasi kambrian räjähdyksen suurelle yleisölle.

Burgessin fossiilisista liuskeista niveljalkaiset ovat yleisimpiä, mutta monet niistä ovat epätavallisia ja vaikeita luokitella:

Opabinia - jälleenrakennus

Wiwaxia - jälleenrakennus

Lisäksi hautauksessa esitetään näytteitä eksoottisista organismeista:

Uusien ekosysteemien ja tyyppien synty kambrikauden jälkeen

Kambrian ja ordovikian rajalla tapahtuneen suuren sukupuuttoon johtuen tyypilliset paleotsoiset meriekosysteemit muodostuivat vasta myöhemmän merieläimistön elpymisen aikana. Varhaisimmat sammaleläimiin liittyvät fossiilit löydettiin myös ensimmäisen kerran Ordovician aikana - paljon "kambrian räjähdyksen" jälkeen.

löydöksiä

Monisoluisen syntymisen pitkä prosessi

Darwinin aikana kaikki, mitä tiedettiin fossiileista, viittasi siihen, että tärkeimmät metatsotyypit syntyivät ja muodostuivat vain muutaman miljoonan vuoden kuluessa - varhaisesta kambrikaudesta keskiaikaan. Nämä ajatukset olivat voimassa 1980-luvulle saakka.

Viimeaikaiset löydöt viittaavat kuitenkin siihen, että ainakin joitain kolmikerroksisia kahdenvälisiä organismeja oli olemassa ennen kambrikauden alkua: Kimberella voidaan pitää varhaisina nilviäisinä, ja näiden fossiilien lähellä olevat kivien naarmut viittaavat nilviäisten kaltaiseen ruokintamenetelmään (555 miljoonaa vuotta sitten). Jos oletamme niin Vernanimalcula sillä oli kolmikerroksinen kahdenvälinen coelom, mikä lykkää monimutkaisten eläinten syntymistä vielä 25-50 miljoonaa vuotta sitten. Shell Hole Detection Cloudina viittaa myös edistyneiden petoeläinten esiintymiseen Ediacaran-kauden lopussa. Lisäksi joitain jälkiä Ediacaran-kauden puolivälistä (noin 565 miljoonaa vuotta sitten) peräisin olevista fossiileista saattoivat jättää lattamatoja monimutkaisempia eläimiä, joilla on iho-lihaspussi.

Kauan ennen tätä stromatoliittien pitkä väheneminen (alkaen noin 1,25 miljardia vuotta sitten) puhuu eläinten varhaisesta ilmaantumisesta, joita on tarpeeksi vaikea "näpistää". Akrirkkien piikien runsauden ja monimuotoisuuden lisääntyminen johtaa samaan aikaan johtopäätökseen, että silloinkin saalistajia oli tarpeeksi suuria, jotta tällainen suojelu oli tarpeen. Kambrian räjähdykseen liittyvän aika-asteikon toisessa päässä on syytä huomata, että nykyisessä eläimistössä ei ollut useita päätyyppejä Kambrian loppuun asti ja tyypillisiä paleotsoisia ekosysteemejä - Ordovikiaan asti.

Siten nykyään kumotaan näkökulma, jonka mukaan "nykyaikaisen" monimutkaisuuden tason eläimet (verrattavissa eläviin selkärangattomiin) syntyivät vain muutaman miljoonan vuoden sisällä varhaisesta kambriosta. Suurin osa nykyaikaisista fylaista ilmestyi kuitenkin ensimmäisen kerran kambrikaudella (lukuun ottamatta nilviäisiä, piikkinahkaisia ​​ja niveljalkaisia, mahdollisesti Ediacaran kaudella). Lisäksi taksonomisen monimuotoisuuden räjähdysmäinen lisääntyminen havaittiin myös kambrikauden alussa.

Taksonomisen monimuotoisuuden "räjähdys" varhaisessa kambriassa

"Taksonominen monimuotoisuus" tarkoittaa niiden organismien määrää, jotka eroavat toisistaan ​​merkittävästi rakenteeltaan. Samaan aikaan "morfologinen monimuotoisuus" tarkoittaa lajien kokonaismäärää, eikä se kerro mitään perus "mallien" lukumäärästä (monet muunnelmat pienestä määrästä anatomisen rakenteen perustyypeistä ovat mahdollisia). Ei ole epäilystäkään siitä, että taksonominen monimuotoisuus lisääntyi dramaattisesti alkukambrin aikana ja pysyi tällä tasolla koko ajanjakson ajan - voimme löytää modernin näköisiä eläimiä (kuten äyriäisiä, piikkinahkaisia ​​ja kaloja) lähes samaan aikaan, ja usein - ja yleiset hautaukset organismien, kuten Anomalocaris ja Halkieria, joita pidetään nykyaikaisten lajien "sedinä" tai "isosedenä".

Tarkempi tarkastelu paljastaa toisenkin yllätyksen - jotkin nykyaikaisen näköiset eläimet, kuten varhaiset kambrian äyriäiset, trilobiitit ja piikkinahkaiset, ovat varhaisemmissa kerrostumissa kuin jotkut elävien ryhmien "sedät" tai "isosedät", jotka eivät jättäneet suoria jälkeläisiä. Tämä voi johtua katkoksista ja vaihteluista fossiilikerrostumien muodostumisessa tai se voi tarkoittaa, että nykyaikaisten organismien esi-isät ovat kehittyneet eri aikoina ja mahdollisesti eri nopeuksilla.

"Räjähdyksen" mahdolliset syyt

Huolimatta siitä, että melko monimutkaisia ​​kolmikerroksisia eläimiä oli olemassa ennen (ja mahdollisesti kauan ennen) kambriaa, evoluutiokehitys varhaisessa kambriassa näyttää olevan erittäin nopeaa. Tämän "räjähdysmäisen" kehityksen syitä on yritetty selittää monia.

Ympäristömuutokset

Happipitoisuuden lisääminen

Maan varhaisin ilmakehä ei sisältänyt lainkaan vapaata happea. Nykyaikaisten eläinten hengittämä happi - sekä ilmassa että veteen liuenneena - on miljardeja vuosia kestäneen fotosynteesin, pääasiassa mikro-organismien (kuten sinilevien) tuotetta. Noin 2,5 miljardia vuotta sitten ilmakehän happipitoisuus kasvoi dramaattisesti. Siihen asti kaikki mikro-organismien tuottama happi käytettiin kokonaan happiaffiniteettiä omaavien alkuaineiden, kuten raudan, hapetukseen. Kunnes ne olivat täysin sidoksissa maalla ja valtameren ylemmissä kerroksissa, ilmakehässä oli vain paikallisia "happikeitaita".

Hapenpuute voi estää suurten monimutkaisten organismien kehittymisen pitkäksi aikaa. Ongelmana on se hapen määrä, josta eläin voi imeä ympäristöön Pinta-ala rajoittaa (keuhkot ja kidukset monimutkaisimmilla eläimillä; iho - yksinkertaisemmilla eläimillä). Elämän tarvitseman hapen määrän määrää organismin massa ja tilavuus, joka koon kasvaessa kasvaa pinta-alaa nopeammin. Ilman ja veden happipitoisuuden lisääntyminen voi heikentää tai poistaa kokonaan tämän rajoituksen.

On huomattava, että happea oli riittävä määrä suurten vendobionttien olemassaoloon jo Ediacaran-kaudella. Happipitoisuuden lisääminen edelleen (ediacaran ja kambrian ajanjaksojen välillä) voisi kuitenkin tarjota organismeille ylimääräistä energiaa sellaisten aineiden (kuten kollageenin) tuottamiseen, jotka ovat välttämättömiä olennaisesti monimutkaisempien kehon rakenteiden kehittämiseen, mukaan lukien ne, joita käytetään saalistukseen ja sitä vastaan ​​puolustautumiseen.

Lumipallo maa

On olemassa runsaasti todisteita siitä, että neoproterotsoikon loppuvaiheessa (mukaan lukien varhainen Ediacaran kausi) Maa joutui maailmanlaajuisen jäätikön kohteeksi, jonka aikana suurin osa siitä oli jään peitossa ja pinnan lämpötila oli lähellä jäätymistä jopa päiväntasaajalla. Jotkut tutkijat huomauttavat, että tämä seikka saattaa liittyä läheisesti kambrikauden räjähdykseen, koska varhaisimmat tunnetut fossiilit ovat peräisin ajanjaksolta, joka on pian viimeisen täydellisen jääkauden päättymisen jälkeen.

On kuitenkin melko vaikeaa osoittaa tällaisten katastrofien syy-yhteyttä organismien koon ja monimutkaisuuden lisääntymiseen. Voi olla, matalat lämpötilat lisäsi happipitoisuutta valtameressä - sen liukoisuus meriveteen lähes kaksinkertaistuu, kun lämpötila laskee 30 ° C: sta 0 ° C:seen.

Hiilen isotooppisen koostumuksen vaihtelut

Ediacaran ja Cambrian kauden rajalla sijaitsevissa esiintymissä on havaittavissa erittäin jyrkkä lasku, jota seuraa epätavallisen voimakas vaihtelu hiili-isotooppien 13C/12C suhteessa koko varhaiskambrian ajan.

Monet tutkijat ovat olettaneet, että alkuperäinen pudotus johtuu massasukupuutosta juuri ennen kambrikauden alkua. . Voidaan myös olettaa, että sukupuuttoon kuoleminen itse oli seurausta metaaniklatraattien aikaisemmasta hajoamisesta. On laajalti tiedossa, että metaanin päästöt ja sitä seuraava ilmakehän kyllästyminen hiilidioksidilla aiheuttavat maailmanlaajuisen kasvihuoneilmiön, johon liittyy erilaisia ​​ympäristökatastrofeja. Samanlainen kuva (13 C/12 C -suhteen jyrkkä lasku, jota seurasi vaihtelut) havaittiin triasskaudella, kun elämä oli toipumassa massapermilaisesta sukupuutosta.

On kuitenkin melko vaikeaa selittää, kuinka massasukupuutto voi aiheuttaa taksonomisen ja morfologisen monimuotoisuuden jyrkän kasvun. Vaikka massasukuttomat, kuten permi ja liitu-paleogeeni, johtivat määrän lisääntymiseen tietyntyyppiset merkityksettömästä "dominoivaan" kuitenkin molemmissa tapauksissa ekologiset markkinaraot korvattiin, vaikkakin muilla, mutta yhtä monimutkaisilla organismeilla. Samaan aikaan uudessa ekosysteemissä ei havaittu taksonomisen tai morfologisen monimuotoisuuden äkillistä kasvua.

Useat tutkijat olettivat, että jokainen lyhytaikainen 13 C/12 C:n osuuden lasku varhaisessa kambrikaudella edustaa metaanin vapautumista, mikä pienen kasvihuoneilmiö ja lämpötilan nousu johti morfologisen monimuotoisuuden lisääntymiseen. Mutta tämäkään hypoteesi ei selitä taksonomisen monimuotoisuuden jyrkkää kasvua kambrikauden alussa.

Selitykset perustuvat organismien kehitykseen

Useat teoriat perustuvat ajatukseen, että suhteellisen pienet muutokset eläinten kehityksessä alkioista aikuisiksi voivat johtaa dramaattisiin muutoksiin kehon muodossa.

Kahdenvälisen kehitysjärjestelmän syntyminen

Hox-geenit erilaisia ​​ryhmiä eläimet ovat niin samankaltaisia, että voit esimerkiksi siirtää ihmisen "silmänmuodostus"-geenin Drosophilan alkioon, mikä johtaa silmän muodostumiseen - mutta se on Drosophila-silmä, kiitos vastaavan " toimivat" geenit. Tämä osoittaa, että samankaltaisten Hox-geenien esiintyminen ei tarkoita lainkaan organismien anatomista samankaltaisuutta (koska samat Hox-geenit voivat ohjata erilaisten rakenteiden, kuten ihmisen ja hyönteisten silmien, muodostumista). Siksi tällaisen järjestelmän syntyminen voi johtaa monimuotoisuuden - sekä morfologisen että taksonomisen - jyrkkään kasvuun.

Koska samat Hox-geenit säätelevät kaikkien tunnettujen kahdenvälisten organismien erilaistumista, jälkimmäisten evoluutiolinjojen on täytynyt erota ennen kuin erikoistuneita elimiä voi muodostua. Siten kaikkien kahdenvälisten organismien "viimeisen yhteisen esi-isän" on täytynyt olla pieni, anatomisesti yksinkertainen ja todennäköisesti herkkä täydellinen hajoaminen ei säilynyt fossiileissa. Tämä seikka tekee sen löytämisestä erittäin epätodennäköistä. Kuitenkin monet venodobiontit (esim. kimberella, spriggin tai Arkarua), saattoi olla kahdenvälinen kehon rakenne (useiden tutkijoiden mukaan näin ei ole - venodobionttien symmetria ei ole kahdenvälinen, vaan liukuva, mikä erottaa ne pohjimmiltaan useimmista muista organismeista). Näin ollen tällainen kehitysjärjestelmä olisi voinut syntyä ainakin useita kymmeniä miljoonia vuosia ennen kambrikauden räjähdystä. Tässä tapauksessa sen selittämiseen tarvitaan lisäsyitä.

Seksuaalisen lisääntymisen kehitys

Organismit, jotka eivät käytä seksuaalista lisääntymistä, muuttuvat hyvin vähän. Useimmissa seksuaalisesti lisääntyvissä organismeissa jälkeläiset saavat noin 50 % geeneistään kummaltakin vanhemmalta. Tämä tarkoittaa, että jopa pieni genomin monimutkaisuuden lisääntyminen voi aiheuttaa monia variaatioita kehon rakenteessa ja muodossa. Suuri osa biologisesta monimutkaisuudesta johtuu todennäköisesti suhteellisen toiminnasta yksinkertaiset säännöt suurella määrällä soluja, jotka toimivat soluautomaatteina (esimerkki tällaisesta vaikutuksesta on Conwayn elämänpeli, jossa monimutkaisia ​​muotoja ja monimutkaista käyttäytymistä osoittavat solut, jotka toimivat yksinomaan yksinkertaiset säännöt). Sukupuolisen lisääntymisen mahdollinen ilmaantuminen tai sen merkittävä kehitys kambrikauden räjähdyksen aikana erittäin primitiivisille ja samankaltaisille olennoille voi tarkoittaa, että oli olemassa mahdollisuus niiden lajien väliseen ja kaukaisempaan risteytymiseen. Tämä lisäsi dramaattisesti vaihtelua. Vasta genomin kehittyessä ilmaantuu todella eristettyjä lajeja, jotka eivät risteydy muiden kanssa. Esimerkki tämän tyyppisistä nykyaikaisista olennoista ovat korallit.

kehitysrata

Jotkut tutkijat ehdottavat, että kun organismit monimutkaistuvat, evoluutio muuttuu yleinen rakenne kehon päällekkäisiä toissijaisia ​​muutoksia nykyisten osien paremman erikoistumisen suuntaan. Tämä vähentää todennäköisyyttä, että uusia organismiluokkia läpäisevät luonnollisen valinnan - johtuen kilpailusta "parannettujen" esi-isiensä kanssa. Seurauksena on, että kun yleinen (taksonomisen luokan tasolla) rakenne muodostuu, muodostuu "kehityspolku" ja kehon tilarakenne "jäätyy". Näin ollen uusien luokkien muodostuminen tapahtuu "helppommin" pääkladien evoluution alkuvaiheissa, ja niiden jatkokehitys tapahtuu alemmilla taksonomisilla tasoilla. Myöhemmin tämän idean kirjoittaja huomautti, että tällainen "jäätyminen" ei ole tärkein selitys kambrian räjähdykselle.

Fossiilit, jotka voisivat tukea tätä ajatusta, ovat epäselviä. On havaittu, että saman luokan organismien vaihtelut ovat usein suurimmat klaadin kehityksen ensimmäisissä vaiheissa. Esimerkiksi joidenkin kambrian trilobiittien rintakehäsegmenttien lukumäärä vaihteli suuresti, ja myöhemmin tämä monimuotoisuus on vähentynyt merkittävästi. Silurian trilobiittinäytteillä havaittiin kuitenkin olevan sama suuri vaihtelevuus rakenteeltaan kuin varhaisen kambrian näytteillä. Tutkijat olettivat sen yleinen lasku monimuotoisuus liittyy ekologisiin tai toiminnallisiin rajoituksiin. Esimerkiksi segmenttien lukumäärässä voisi odottaa vähemmän vaihtelua sen jälkeen, kun trilobiitit (muistuttavat nykyaikaista puutäitä) ovat kehittäneet kuperan kehon rakenteen, joka on tehokas tapa suojata sitä.

Ympäristöselityksiä

Tällaiset selitykset keskittyvät vuorovaikutukseen erilaisia ​​tyyppejä eliöt. Jotkut näistä hypoteeseista koskevat muutoksia ravintoketjuissa; toiset pitävät asevarustelukilpailua petoeläinten ja saaliin välillä, joka on saattanut aiheuttaa jäykkien ruumiinosien kehittymisen varhaisessa kambriassa; monet muut hypoteesit keskittyvät yleisempiin yhteisevoluution mekanismeihin (kuuluisin esimerkki on kukkivien kasvien yhteisevoluutio hyönteispölyttäjien kanssa).

"Asevarustelukilpailu" petoeläinten ja saaliin välillä

Määritelmän mukaan saalistus edellyttää saaliin kuolemaa, mikä tekee siitä luonnonvalinnan vahvimman tekijän ja kiihdyttimen. Saaliin parempaan sopeutumiseen kohdistuvan paineen on oltava suurempi kuin petoeläimiin - koska toisin kuin saalista, niillä on mahdollisuus päästä yritä uudelleen(Tämä epäsymmetria tunnetaan "elämä vs. lounas" -periaatteena - saalistaja vain uhkaa menettää lounaansa, kun taas saalis henkensä).

On kuitenkin todisteita (esimerkiksi piikkiakritarkkien fossiilit sekä claudinidien kuoreen tehdyt reiät), että saalistamista oli esiintynyt kauan ennen kambrikauden alkua. Siksi on epätodennäköistä, että se itsessään aiheutti kambrian räjähdyksen, vaikka sillä oli voimakas vaikutus tämän aikana syntyneiden organismien anatomisiin muotoihin.

Fytofagien ulkonäkö

Stanley (1973) ehdotti, että alkueläinten (yksisoluisten eukaryoottien) ilmaantuminen 700 miljoonaa vuotta sitten, "napsahtaneet" mikrobimatot laajensivat suuresti ravintoketjuja ja niiden olisi pitänyt johtaa organismien monimuotoisuuden lisääntymiseen. Nykyään tiedetään kuitenkin, että "närästys" syntyi yli miljardi vuotta sitten, ja stromatoliittien sukupuutto alkoi noin 1,25 miljardia vuotta sitten - kauan ennen "räjähdystä".

Planktonin koon ja monimuotoisuuden kasvu

Geokemialliset havainnot osoittavat selkeästi, että planktonin kokonaismassa tuli verrattavaksi nykyiseen jo proterotsoiikan varhaisessa vaiheessa. Ennen kambriaa planktonilla ei kuitenkaan ollut merkittävää panosta syvänmeren eliöiden ravintoon, koska niiden ruumiit olivat liian pieniä uppoamaan nopeasti merenpohjaan. Muut planktonit söivät mikroskooppisen planktonin tai tuhosivat kemiallisten prosessien seurauksena meren ylemmissä kerroksissa kauan ennen kuin ne tunkeutuivat syviin kerroksiin, missä niistä saattoi tulla ravintoa nektonille ja pohjaeliöstölle (vastaavasti uimaeliöille ja merenpohjan asukkaille).

Varhaisen kambrikauden fossiilien koostumuksesta löydettiin mesozooplanktonia (keskikokoinen, paljaalla silmällä näkyvä planktonia), joka pystyi suodattamaan mikroskooppisen planktonin (pääasiassa kasviplankton - planktoninen "kasvillisuus"). Uusi mesozooplankton on saattanut olla jäänteiden lähde, ja se on saattanut erittää ulosteita kapseleina, jotka ovat riittävän suuria upottaakseen nopeasti - nämä ovat saattaneet olla ravintoa nektonille ja pohjaeliöstölle, mikä sai niiden koon ja monimuotoisuuden kasvamaan. Jos orgaaniset hiukkaset pääsivät merenpohjaan myöhemmän hautaamisen seurauksena, niiden olisi pitänyt lisätä happipitoisuutta vedessä ja samalla vähentää vapaan hiilen pitoisuutta. Toisin sanoen mesozooplanktonin ilmaantuminen rikasti valtameren syviä osia sekä ravinnolla että hapella ja teki siten mahdollinen ulkonäkö ja syvänmeren suurempien ja monipuolisempien asukkaiden kehitys.

Lopuksi kasvifaagien ilmaantuminen mesotsooplanktonin joukkoon voisi muodostaa ylimääräisen ekologisen markkinaraon suuremmille mesozooplanktonpetoeläimille, joiden ruumiit syöksyessään mereen johtivat sen rikastumiseen edelleen ravinnolla ja hapella. Ehkä ensimmäiset mesotsooplanktonin saalistajat olivat pohjaeläinten toukat, joiden jatkokehitys johtui Ediacaran-kauden merien saalistusten yleisestä lisääntymisestä.

Paljon tyhjiä tiloja

James W. Valentine teki seuraavat oletukset useissa papereissa: äkilliset muutokset kehon rakenteessa ovat "noloisia"; muutos on paljon todennäköisempää, jos se kohtaa vain vähän (tai ei ollenkaan) kilpailua kohteena olevasta ekologisesta markkinaraosta. Jälkimmäinen on tarpeen, jotta uudentyyppisillä organismeilla on tarpeeksi aikaa sopeutua uuteen rooliinsa.

Tämän seikan pitäisi johtaa siihen, että suurten evoluutiomuutosten toteuttaminen on paljon todennäköisempää ekosysteemin muodostumisen alkuvaiheissa, koska myöhempi monipuolistaminen täyttää lähes kaikki ekologiset markkinaraot. Tulevaisuudessa, vaikka uudentyyppisiä organismeja ilmaantuu edelleen, tyhjien markkinarakojen puute estää niiden leviämisen ekosysteemiin.

Ystävänpäivän malli selittää hyvin kambrikauden räjähdyksen ainutlaatuisuuden - miksi se tapahtui vain kerran ja miksi sen kesto oli rajoitettu.

Huomautuksia

1. Darwin, C. Lajien alkuperästä luonnonvalinnan avulla. - Lontoo, Yhdistynyt kuningaskunta: Murray, 1859. - P. 315–316.
2. Walcott, C.D. Kambrian geologia ja paleontologia // Smithsonian sekalaiset kokoelmat. - 1914. - T. 57. - S. 14.
3. Whittington, H. B.; Kanadan geologinen tutkimuslaitos. Saalistuksen alkuperä ja varhainen kehitys // The Burgess Shale. - Yale University Press, 1985.
4. Gould, S.J. Ihana elämä: Burgess Shale ja historian luonne. - New York: W.W. Norton & Company, 1989. - ISBN 0-393-02705-8
5. McNamara, K.J. Eläinten alkuperän treffit // Tiede. - 20.12.1996. - T. 274. - Nro 5295. - S. 1993–1997.
6. Awramik, S.M. Prekambrian pylväsmäinen stromatoliitin monimuotoisuus: metatsoiden ulkonäön heijastus // Tiede. - 19.11.1971. - T. 174. - Nro 4011. - S. 825-827.
7. Fedonkin, M. A.; Wagoner, B. Myöhäinen prekambrian fossiili Kimberella on nilviäinen kaltainen bilaterian organismi // Luonto. - 1997. - T. 388. - S. 868-871.
8. Eskov, K. Herra Jumalan luonnokset // Tieto on valtaa. - 2001. - № 6.
9. Jago, J.B., Haines, P.W. Joidenkin Etelä-Australian kambrikauden kivien äskettäinen radiometrinen ajoitus: merkitys kambrian aika-asteikolla // Revista Española de Paleontologia. - 1998. - S. 115–22.
10. Eskov K. Yu. Hämmästyttävä paleontologia: Maan ja sen elämän historia. - M .: Kustantaja NTs ENAS, 2007. - 540 s. - (Mistä oppikirjat vaikenivat). - ISBN 978-5-93196-711-0
11. Gehling, J.; Jensen, S.; Droser M.; Myrow P.; Narbonne, G. Kaivaminen basaalikambrian GSSP:n alapuolelle, Fortune Head, Newfoundland // Geologinen lehti. - 2001-03. - T. 138. - Nro 2. - S. 213–218.
12. Benton, M. J.; Wills, M.A.; Hitchin, R. Fossiilien laatu läpi aikojen // Luonto. - 2000. - T. 403. - Nro 6769. - S. 534-537.
13. Butterfield, N.J. Poikkeuksellinen fossiilien säilyminen ja kambrian räjähdys // . - 2003. - T. 43. - Nro 1. - S. 166–177.
14. Cowen, R. Elämän historia. - Blackwell Science.
15. Morris, S.C. Burgess Shale (Keski-Kambrian) eläimistö // Ekologian ja systematiikan vuosikatsaus. - 1979. - T. 10. - Nro 1. - S. 327-349.
16. Yochelson, E.L Charles Doolittle Walcottin löytäminen, kerääminen ja kuvaus Keski-Kambrian Burgess Shale -eliöstöstä // Proceedings of the American Philosophical Society. - 1996. - T. 140. - Nro 4. - S. 469-545.
17. Butterfield, N.J. Kambrian planktonin ekologia ja evoluutio // Columbia University Press Kambrian säteilyn ekologia. - New York, 2001. - S. 200–216.
18. Signor, P.W. Näytteenoton harha, asteittaiset sukupuuttoon liittyvät mallit ja katastrofit fossiiliaineistossa // Geological Society of America Suurten asteroidien ja komeettojen geologiset vaikutukset maahan. - 1982. - S. 291-296.
19. Seilacher A. Kuinka pätevä Cruzianan stratigrafia on? // International Journal of Earth Sciences. - 1994. - T. 83. - Nro 4. - S. 752-758.
20. Magaritz, M.; Holser, W.T.; Kirschvink, J.L. Hiili-isotooppitapahtumat Prekambrian ja Kambrian rajan yli Siperian alustalla // Luonto. - 1986. - T. 320. - Nro 6059. - S. 258-259.
21. Kaufman, A. J., Knoll A. H. Neoproterotsooiset vaihtelut meriveden C-isotooppikoostumuksessa: stratigrafiset ja biogeokemialliset vaikutukset // Elsevier Prekambrian tutkimus. - 1995. - T. 73. - S. 27-49.
22. Derry, L.A.; Brasier, M.D.; Corfield, R.M.; Rozanov, A. Yu.; Zhuravlev, A. Yu Sr- ja C-isotoopit ala-Kambrian karbonaateissa Siperian kratonista: paleoympäristöennätys "kambrian räjähdyksen" aikana // Elsevier Earth and Planetary Science Letters. - 1994. - T. 128. - S. 671-681.
23. Rothman, D. H.; Hayes, J.M.; Summons, R.E. Neoproterotsoisen hiilikierron dynamiikka // National Academy of Sciences Proceedings of the National Academy of Sciences of USA. - 08.07.2003. - T. 100. - Nro 14. - S. 8124-8129.
24. Ripperdan, R.L. Maailmanlaajuiset vaihtelut hiili-isotooppikoostumuksessa uusimman uusproterotsoisen ja varhaisimman kambrikauden aikana // Maa- ja planeettatieteiden vuosikatsaus. - 1994-05. - T. 22. - S. 385-417.
25. Marshall, C.R. Eläinten kambrikauden "räjähdyksen" selittäminen // Maapallon planeettatieteiden vuosikatsaus. - 2006. - T. 34. - S. 355-384.
26. Hug, L.A.; Roger, A.J. Fossiilien ja taksoninäytteiden vaikutus muinaisiin molekyylitreffianalyyseihin // . - 2007. - T. 24(8). - S. 1889-1897.
27. Wray, G.A.; Levinton, J.S.; Shapiro, L.H.(((otsikko))) // Tiede. - 1996-10. - T. 274. - Nro 5287. - S. 568-573.
28. Ayala, F.J.; Rzhetsky, A.; Ayala, F.J.(((otsikko))) // . - 1998-01. - T. 95. - Nro 2. - S. 606-611.
29. Aris-Brosou, S.; Yang, Z. Episodisen evoluution bayesilaiset mallit tukevat myöhäistä prekambrialaista räjähdysmäistä metazoa-alueen monipuolistumista // Molekyylibiologia ja evoluutio. - 2003-08. - T. 20. - Nro 12. - S. 1947-1954.
30. Peterson, K. J.; Lyons, J. B.; Nowak, K.S.; Takacs, C.M.; Wargo, M. J.; McPeek, M.J. Arvioi metatsoien hajoamisaikoja molekyylikellon avulla // Jatketaan kansallinen Tiedeakatemia (USA). - 2004-04. - T. 101. - Nro 17. - S. 6536-6541.
31. Blair, J.E.; Hedges, S.B. Molekyylikellot eivät tue kambrian räjähdystä // Molekyylibiologia ja evoluutio. - 2004-11. - T. 22. - Nro 3. - S. 387-390.
32. Bengtson, S. Saalistuksen alkuperä ja varhainen evoluutio // Saalistuksen fossiiliset tiedot. The Paleontological Society Papers 8 / Kowalewski, M. ja Kelley, P.H.. - New York: The Paleontological Society, 2002. - s. 289–317.
33. Sheehan, P. M.; Harris, M.T. Mikrobialiitin elpyminen myöhäis-ordovician sukupuuttoon jälkeen // Luonto. - 2004. - T. 430. - S. 75–78.
34. Stanley Predation voittaa kilpailun merenpohjassa // paleobiologia. - 2008. - T. 34. - S. 1.
35. Seilacher, A.; Bose, P.K.; Pfluger, F. Eläimet yli 1 miljardi vuotta sitten: jäljittää fossiilisia todisteita Intiasta // Tiede. - 1998. - T. 282. - Nro 5386. - S. 80-83.
36. Jensen, S. Proterotsoinen ja varhaisin kambrian fossiilihistoria; Mallit, ongelmat ja näkökulmat // Integratiivinen ja vertaileva biologia. - 2003. - T. 43. - Nro 1. - S. 219–228.
37. Naimark, Elena Doushantuon alkioiden mysteeri paljastuu. Populaatiotieteellinen projekti "Elements" (12. huhtikuuta 2007). Arkistoitu alkuperäisestä 24. elokuuta 2011. Haettu 21. toukokuuta 2008.

Charles Darwin kirjoitti samassa kirjassa "The Origin of Species": "Jos lukuisia samaan luokkaan kuuluvia lajeja alkaisi olla olemassa samanaikaisesti, niin tämä on kuolemanisku teorialle, joka mahdollistaa evoluution yhteisestä esi-isästä luonnollisen valinnan avulla.

Nykyaikaiset tiedemiehet, jotka ovat tutkineet yksityiskohtaisesti fossiilisia jäänteitä, ovat vakuuttuneita siitä, että elävät olennot ilmestyivät maan päälle yhtäkkiä. Niin kutsutusta kambriumisesta kerroksesta löytyi trilobiittien, sienien, matojen, meritähtien, etanoiden, kelluvien äyriäisten, pääjalkaisten, niveljalkaisten jne jäänteitä. Täältä ja hieman alempana löytyi myös yksisoluisia ja bakteereja. Kambriaa aikaisempien monisoluisten organismien esiintyminen on kiistanalainen seikka. Näin ollen on ilmeistä, että monet toisistaan ​​eroavat lajit, joilla on jo täydelliset organismit, olivat olemassa samanaikaisesti, eikä niillä ole esi-isiä, joista ne olisivat voineet polveutua. Geologiassa tätä ilmiötä kutsutaan kambrian räjähdykseksi.

Riisi. Kambrian kauden asukkaita

Muuten, evolutionistien on myös vaikea vastata yksiselitteisesti kysymykseen, miksi nykyisessä luonnossa, samoin kuin kambrikauden (joka oli oletettavasti yli 500 miljoonaa vuotta sitten) luonnossa, on sieniä, matoja, meritähtiä, etanat, kelluvat äyriäiset jne.? Miksi he ovat tätä varten pitkä aika ei kehittynyt korkeampia muotoja? Jos evoluutio on kaiken elävän positiivinen, väistämätön liike ylöspäin, niin miksi se ei ole koskettanut kaikkia olentoja? Olisi loogisempaa, jos tällä hetkellä planeetalle jäisi vain yksi evoluution kruunu - ihminen!

Miksi amebat, hyönteiset, kalat, sammakkoeläimet, matelijat, nisäkkäät, apinat ja ihmiset elävät edelleen maan päällä yhtä aikaa? Ehkä samasta syystä, että coelacanth-kala on edelleen olemassa: se eli kauan sitten, elää edelleen. Vaikka yrität uskoa evoluutioon, sinun on vastattava kysymykseen: onko evoluutio pysähtynyt tänään vai ei? Tähän kysymykseen vastaaminen herättää kuitenkin muita kysymyksiä, jotka jäävät vastaamatta.

Jos oletetaan, että kaikki elävät olennot, yksinkertaisista monimutkaisiin, ovat edelleen evoluutioprosessissa, meidän on heti selitettävä, miksi niiden joukossa ei ole eläviä siirtymämuotoja. Jos kuvittelemme, että evoluutio on päättynyt ja täydellisyyteen saavuttaneet olennot lopettivat kehityksensä kauan sitten, ja loput hävitetään luonnonvalinnan kautta, selittämätön tosiasia miksi evoluutiossa ei ole tarpeeksi kuolleita välilinkkejä. Mutta siirtymämuotojen jäänteitä pitäisi olla biljoonia ja jopa seksitiljoonaa, ja niitä on kertynyt maapallon suolistoihin oletettavasti miljoonien vuosien ajan.

Tutkimisen helpottamiseksi planeettamme historia ja elämä sillä jaettiin ajanjaksoihin, joiden rajana ovat geologiset muutokset maankuoressa - vuorenrakennusprosessit, maan nousu ja lasku, muodon muutokset mantereista, globaalista ilmastonmuutoksesta.

Maan historian pisimpiä kronologisia ajanjaksoja kutsutaan aikakausiksi (ne kestivät satoja miljoonia vuosia). Aikakaudet jaetaan edelleen kausiin.

Tiedemiehet saavat kaiken tiedon Maan menneisyydestä tutkimalla maailman kroniikan geologisia todisteita. Planeetan suolet koostuvat erilaisista kivi- ja sedimenttikivikerroksista, jotka muodostuivat jatkuvan ulkoisten olosuhteiden vaikutuksesta, jotka määrittelivät Maan ulkonäön kaukaisessa menneisyydessä. Geologiset muodostumat ovat säilyttäneet ja kuljettaneet miljoonia vuosia tietoa elävistä organismeista, jotka asuttivat valtamerissä ja maalla eri geologisina ajanjaksoina. Tämän ansiosta meillä on tänään mahdollisuus kuvitella kaukaisen menneisyyden Maan ilmestyminen ja seurata elämän kehitystä yli 3,5 miljardin vuoden ajan sen ilmestymishetkestä.

Tutkiessaan muinaisia ​​kiviä ja fossiileja, tiedemiehet ovat löytäneet kaksi selittämätöntä ilmiötä Maan geologisesta ja biologisesta menneisyydestä. Ensimmäinen ilmiö on nimeltään World Disagreement, ja se on kontakti kiviä erilaisista geologiset ajanjaksot ei seuraa peräkkäin. Tällainen kosketus rikkoo kerrosten loogista järjestystä geologian eri historiallisten vaiheiden kronologisten aikakauslehtien mukaan. On huomattava, että kivien epäloogista kosketusta löytyy kaikkialta. Tämä johtuu maankuoren rakenteiden sekoittumisesta tektonisen toiminnan ja eroosioprosessien seurauksena. Globaalia epäyhtenäisyyttä ei kuitenkaan voida selittää tällä, koska se on kaikkialla läsnä ja heijastaa koordinoimatonta kosketusta noin 2,9 miljardia vuotta vanhojen kivien ja noin 500 miljoonaa vuotta sitten muodostuneiden nuorten kambrian esiintymien välillä.

Toista Maan biologista menneisyyttä koskevaa ilmiötä kutsutaan "kambrian räjähdykseksi". Paleontologit antoivat tämän termin elävien organismien lajien monimuotoisuuden äkilliselle nopealle kasvulle kambrikaudella (paleotsoisen aikakauden alussa). Se tapahtui varten kronologinen ajanjakso 30 miljoonan vuoden iässä (noin 542–510 miljoonaa vuotta sitten). Paleontologisten standardien mukaan niin merkityksettömän ajanjakson ajan lajit lisääntynyt satoja kertoja. Yhtäkkiä ilmestyi suuri valikoima erilaisia ​​kuoriorganismeja, syntyivät ensimmäiset chordatit ja protorasidit (niin sanotut trilobiitit).

Tunnetuin ja tutkituin todiste näiden kahden olemassaolosta tieteellisiä ilmiöitä sijaitsee Yhdysvalloissa. Tämä on grand canyon makaa Colorado Plateaulla, Arizonassa. Turistien suosikkipaikka kaikkialta maailmasta. Siellä paleontologit ovat löytäneet suurimman määrän fossiilisia elämänmuotoja, toisin kuin pehmeärunkoiset organismit, jotka elivät esikambriaa edeltävällä Ediacaran-kaudella.

Tiedemiehet kaikkialta maailmasta ovat pitkään etsineet vihjettä kambrikauden ilmiöistä. Äskettäin tieteellisissä piireissä on noussut esiin teoria, joka selittää maailmanlaajuisen ristiriidan ja "kambrian räjähdyksen" syntymisen ja vahvistaa suhteen näiden kahden planeetan historian ainutlaatuisen tosiasian välillä.

Noin 600 miljoonaa vuotta sitten Maan syvyyksissä alkoi tapahtua suuria muutoksia, jotka aiheuttivat valtavia muutoksia planeetan pinnalla. Liikettä on tapahtunut litosfäärilevyt, joka repi osiin kerran yhden maanosan - Gondwanan, monet tulivuoret purkivat samanaikaisesti laavaaaltoja. Laajat maanjäristykset aiheuttivat valtavia tsunameja. Maan pinta joutui useaan otteeseen valtamerten vesien tulvimiseen, mikä oli tärkein syy maailman epäsopujen muodostumiseen.

Nuoremmat ja pinnallisesti sijaitsevat sedimenttikerrokset tuhoutuvat vesi ja siihen liittyvät tekijät useita kertoja hitaammin kuin vanhemmat ja syvemmät kivet. Juuri mantereiden tulvien aikana tapahtui sedimenttikivien eroosiota ja hajoamista, muinaisten kivien paljastumista, jotka joutuivat nopeaan eroosioon. Kivien tuhoutumistuotteet liukenivat miljardeissa tonneissa esihistoriallisten valtamerten vesiin. Kalium-, kalsium-, magnesium-, rauta-, fosfaatti- ja sulfaatti-ionien pitoisuus nousi yhtäkkiä. Maailman valtamerten happo-emästasapaino on siirtynyt jyrkästi emäksiselle puolelle.

Elämän pääperiaate sanoo, että elääkseen elävän organismin on jatkuvasti ylläpidettävä sisäisen ympäristön pysyvyyttä. Nykyaikaisten organismien primitiivisten pehmeärunkoisten jälkeläisten piti kehittyä nopeasti kestääkseen raju muutos elinolot. Muinaisen elämän evoluution hetkellinen harppaus oli pakotettu vastaus erilaisten suolojen pitoisuuden äkilliseen lisääntymiseen merivedessä. Tämän evolutionaarisen harppauksen tuloksena olivat mineralisaatiomekanismit, jotka ohjasivat muinaisten eläinten kehitystä eri tavalla.

Tätä teoriaa tukee mineraalirungon samanaikainen ilmaantuminen toisiinsa liittymättömiin organismeihin kambrikauden aikana. Kolme tärkeintä mineraalisuolalajiketta määrittelivät elämän jatkokehityksen suunnan - nämä ovat kalsiumfosfaatti, chordaattirungon mineraalipohja, kalsiumkarbonaatti ja piioksidi, jotka ovat materiaalia ensimmäisten kuoriolioiden kuorista. Kalsium, pii ja fosfaatit ovat pääkomponentteja kambrian muodostumissa, jotka muodostivat maailman epäyhtenäisyyden alueet.

Äskettäin syntyneillä nuorilla elämänmuodoilla oli etulyöntiasema verrattuna primitiiviseen pehmeärunkoon, vailla kovia elimiä. Uusilla organismeilla oli hampaat hyökkäystä ja puolustusta varten, kuoret puolustusta varten, jänteet ja kovat luurangot, joiden ansiosta ne pystyivät liikkumaan määrätietoisesti ja suuremmalla nopeudella vedessä. Yhtäkkiä hankitut mineralisaatiomekanismit mahdollistivat nuorten olentojen lisääntymisen ennennäkemättömässä määrin ja syrjäyttää vanhat elämänmuodot. Ensimmäisten mineraalielimien massa oli perusta kambrikauden geologisten kerrosten muodostumiselle, jotka muodostuivat muinaisille kivikerroksille.

Mineraalirunkoisia elämänmuotoja alkoi muodostua jo prekambrikaudella, mutta geologiset poikkeavuudet, jotka muodostivat maailman epäyhtenäisyyden, nopeuttavat tätä prosessia monta kertaa ja antoivat sille räjähdysmäisen luonteen. Valtaosan nykyaikaisista eläinlajeista ilmentyneiden prosessien laukaisijana oli maailman valtamerten nopea mineralisaatio. Geologiset prosessit määrittelivät biologisen evoluution miljooniksi vuosiksi.

Vapaaehtoinen lukijan panos hankkeen tukemiseen

02.12.2016

Hei kaikille taas! Tässä viestissä yritän puhua ainutlaatuisesta tapahtumasta maapallon elämän historiassa. Puhumme kambrikauden räjähdyksestä, tai kuten sitä myös kutsutaan, kambrian säteilystä. Kambrian räjähdys on planeetan paleontologisen ennätyksen kirkkain tapahtuma, kun suhteellisen lyhyessä ajassa (useita kymmeniä miljoonia vuosia) elävien olentojen fossiilisten jäänteiden määrä lisääntyy jyrkästi ja ensi silmäyksellä ikään kuin tyhjästä, melkein kaikki nykyaikaiset eläintyypit ilmestyvät (koordaatit, niveljalkaiset, nilviäiset, piikkinahkaiset jne.).

Sillä oli edeltäjiä, mutta Cloud onnistui vangitsemaan ajatuksen kambrian räjähdyksestä mitä kaunopuheisesti ja geologisesti hienostuneesti. Suuren johtajuutensa ja paleontologien sukupolven mentoroinnin lisäksi hän kehitti integroivan lähestymistavan paleontologiaan ja lisäsi taitoja paleogeografiassa, karbonaattistratigrafiassa ja karbonaattisedimentologiassa. Hänen myöhempi uransa v Kalifornian yliopisto, Santa Barbara, laajensi kiinnostuksensa astrobiologiaan ja elämän alkuperään. Hänen havainnot paleontologina saivat hänet luonnehtimaan fanerotsoisen fossiilihistorian sarjaksi evoluutiopurkauksia, joista kambrikausi on suurin kaikista.