9 Nacionalizmus posledného veľkého tresku a vznik jednojazyčnosti sú stručne opísané v knihe Timothy Baycroft Nationalism in Europe (1789-1945. – Cambridge University Press, 1998). O zmiznutí svetových jazykov hovorí kniha Davida Nettlea a Suzanne Romaine

5.2. Biologický výbuch a nedostatok látky

Vznik článkonožcov – „článkonožce“ (obdobie vendie a kambrium) V „predmolekulárnej ére“ mali vedci k dispozícii tri vedné disciplíny, pomocou ktorých bolo možné rekonštruovať evolučnú históriu organizmov: 1. komparatívna anatómia, 2.

Kognitívna explózia Hypotéza machiavellistickej inteligencie sa objavila koncom 80. rokov 20. storočia a odvtedy neustále získava pôdu pod nohami. V roku 2006 Sergey Gavrilets a Aaron Vause z University of Tennessee v Knoxville vyvinuli matematický model, ktorý jasne demonštruje

10. Kultúrna explózia Po náraste veľkosti mozgu otvorila Homo sapiens možnosti dobyť svet, ľudská vlna vytryskla z Afriky a generáciu po generácii sa prehnala Starým svetom a zmietla všetko, čo jej stálo v ceste. . Kultúra, najprv nepostrehnuteľná, potom tu, potom

Vznikli na hranici kambria takmer náhle, nie sú potomkami už existujúcej fauny.

Iné štúdie, obe pochádzajúce zo 70. rokov 20. storočia a neskôr, však poznamenali, že zložité zvieratá podobné moderným druhom vznikli dávno pred začiatkom kambria. V každom prípade početné dôkazy v prospech existencie života dávno pred kambriom odstránili z programu otázku „kambrickej explózie“, ako fenoménu náhleho vzniku života.

Otvorenou ostáva otázka príčin a mechanizmov ďalšieho zvyšovania zložitosti a diverzity foriem života na hranici kambria, ktoré nie sú potomkami zmiznutej hainanskej a vendianskej bioty. K dnešnému dňu sa problémy „kambrickej explózie“ zameriavajú na dva kľúčové problémy:

• či skutočne došlo k „výbušnému“ nárastu diverzity a zložitosti organizmov v ranom kambriu a
• čo by mohlo byť dôvodom tak rýchleho vývoja.

Informačné zdroje

Zostavenie presnej chronológie udalostí na hranici medzi prekambriom a raným kambriom predstavuje značný problém. Z tohto dôvodu by sa mal popis postupnosti a vzájomného vzťahu určitých javov v rámci diskusie o kambrickom výbuchu posudzovať s určitou opatrnosťou.

Okrem problémov s datovaním sťažuje štúdium udalostí na hranici Kambria aj nedostatok samotného paleontologického materiálu. Bohužiaľ, čím je skúmané obdobie od nás ďalej, tým sú jeho fosílie na štúdium menej dostupné. Okrem iného sú to tieto dôvody:

Zvyšky živých organizmov

Spolu s fosíliami obsahujú ložiská kambria neobvyklé vysoké číslo ložiská, ktoré majú zachované odtlačky mäkké časti telá rôznych organizmov. Takéto odtlačky nám umožňujú podrobne študovať zvieratá, ktoré nie sú zachované ako fosílie, ako aj vnútornú štruktúru a fungovanie organizmov, ktoré sú zvyčajne reprezentované iba schránkami, tŕňmi, pazúrmi atď.

V kambriu sú najvýznamnejšie ložiská: skoré kambrium

stredné kambrium

a ložisko vrchného kambria

• Orsten (Švédsko).

Hoci všetky tieto ložiská vynikajúco zachovali anatomické detaily organizmov, k dokonalosti majú ďaleko. Väčšina kambrickej fauny v nich snáď nie je vôbec zastúpená, keďže ložiská vznikli v špecifických podmienkach (zosuvy pôdy alebo sopečný popol, ktorý veľmi rýchlo zachoval mäkké časti tiel). Navyše, známe ložiská pokrývajú len obmedzené obdobie kambria a neovplyvňujú rozhodujúci čas tesne pred jej začiatkom. Keďže dobre zachované pohrebiská sú vo všeobecnosti zriedkavé a fosílne ložiská extrémne zriedkavé, je veľmi nepravdepodobné, že by reprezentovali všetky typy organizmov, ktoré existovali.

Skamenelé stopy zanechané živými organizmami

Skamenelé stopy pozostávajú najmä z ciest a nôr morské dno. Takéto stopy sú mimoriadne dôležité, pretože poskytujú výskumníkovi údaje o organizmoch, ktorých telá sa nezachovali vo fosíliách. Často len tie umožňujú študovať organizmy patriace do obdobia, z ktorého sa nezachovali pozostatky zvierat, ktoré by mohli zanechať takéto stopy. Hoci presná korelácia stôp s organizmami, ktoré ich zanechali, je zvyčajne nemožná, stopy môžu poskytnúť najskorší dôkaz o existencii relatívne zložitých zvierat (ako sú napríklad dážďovky).

Geochemické pozorovania

V geologických horninách patriacich k dolnej hranici kambria a jeho začiatku sú zaznamenané silné výkyvy v izotopovom zložení troch prvkov - stroncia (87 Sr/ 86 Sr), síry (34 S/ 32 S) a uhlíka (13 C/). 12 C).

• masové vymieranie. Hromadné vymieranie organizmov by malo priamo zvýšiť podiel izotopu 12C v sedimentoch a tým znížiť pomer 13C/12C.
• Uvoľňovanie metánu. Vo večne zamrznutej pôde a na kontinentálnom šelfe sú baktériami produkované molekuly metánu zachytené v „klietke“ molekúl vody, čím vzniká zmes nazývaná klatrát metánu. Tento metán, ktorý produkujú živé organizmy, je obohatený o izotop 12 C. Keď teplota stúpa alebo atmosférický tlak klesá, klatráty sa rozkladajú. Tento rozpad uvoľňuje uložený metán obohatený o uhlík-12 do atmosféry. V atmosfére sa metán premieňa na oxid uhličitý a vodu a oxid uhličitý reaguje s minerálmi za vzniku uhlíkatých hornín s prebytkom uhlíka-12. V dôsledku toho sa izotopové zloženie geologických ložísk posúva smerom k 12 C.

Porovnávacia anatómia

Kladistika je metóda konštrukcie „evolučného stromu“ organizmov, najčastejšie porovnávaním ich anatomickej stavby. Pomocou takejto analýzy je možné navzájom porovnávať moderné aj fosílne organizmy, aby sa určil priebeh ich vývoja. V mnohých prípadoch možno usúdiť, že skupina A sa musela objaviť pred skupinami B a C, keďže sú si navzájom viac podobné ako A. Sama o sebe (bez korelácie s údajmi paleontologických vykopávok) táto metóda nehovorí nič o čase, kedy zmeny nastali, ale je schopná obnoviť postupnosť evolučného vývoja organizmov.

Molekulárna fylogenetika

Paleontologické dôkazy

V tejto časti sú hlavné dôkazy zoradené podľa času vzniku ložísk, v ktorých sa našli, keďže datovanie je ústrednou otázkou pri štúdiu kambrickej explózie. Zároveň treba mať na pamäti nejednoznačnosť chronológie fosílií patriacich do tohto obdobia.

Prehľad nálezov začína v dobe dávno pred kambriom a končí v ranom ordoviku, pretože existuje názor, že formovanie hlavných typov modernej fauny sa začalo pred a skončilo po kambriu.

Molekulárne fylogenetické údaje (1,2 – 0,5 Ga)

Stále prebieha diskusia o chronologickej interpretácii molekulárnych fylogenetických údajov:

V každom prípade údaje molekulárnej fylogenetiky naznačujú, že formovanie hlavných druhov živočíchov bolo veľmi dlhým procesom, ktorý ďaleko presahoval 10 miliónov rokov (asi pred 543 – 533 miliónmi rokov) „kambrickej explózie“.

Prekambrické stopy metazoánov

Existujú nepriame aj priame paleontologické dôkazy, že mnohobunkové organizmy prvýkrát vznikli dávno pred začiatkom kambria.

Pokles bakteriálnych podložiek (1,25 Ga)

Prekambrický stromatolit

moderné stromatolity. Západná Austrália.

Stromatolity tvoria dôležitú časť fosílneho záznamu spred asi 3 miliárd rokov. Ich rozkvet pripadá na obdobie pred 1,25 miliardami rokov, po ktorom začali upadať (v celkovom počte aj v diverzite). Na začiatku kambria bolo toto zníženie už asi 20 %.

Najčastejším vysvetlením poklesu je predpoklad, že mikroorganizmy, ktoré tvoria bakteriálne podložky, boli korisťou iných živých organizmov (čo by malo naznačovať existenciu pomerne zložitých predátorov už asi pred 1 miliardou rokov). Tento predpoklad potvrdzujú pozorované antikorelácie medzi diverzitou a abundanciou stromatolitov – na jednej strane a bohatosťou morská fauna- s iným. K opakovanému úbytku stromatolitov teda došlo v neskorom ordoviku – bezprostredne po ďalšom „vypuknutí“ diverzity a početnosti morskej fauny. Počas ordoviku-silúrskeho a permsko-triasového vymierania sa opäť pozorovala obnova stromatolitov – s následnými poklesmi, keď sa morská fauna zotavovala.

Vývoj prostriedkov ochrany medzi akritarchami. Skorá predácia (1 Ga)

Acritarchs sú fosílne fosílie neurčitej povahy, zvyčajne schránky cýst jednobunkových a mnohobunkových rias. Prvýkrát sa nachádzajú v ložiskách spred 2 miliárd rokov.

Asi pred 1 miliardou rokov došlo k prudkému nárastu ich počtu, rozmanitosti, veľkosti, anatomickej zložitosti a najmä počtu a typov tŕňov. Počet architektov počas globálneho zaľadnenia prudko klesol, no následne sa zotavil s dosiahnutím maximálnej diverzity už v paleozoiku.

Ich výnimočne ostnaté formy pochádzajúce z doby pred 1 miliardou rokov môžu naznačovať existenciu predátorov dostatočne veľkých na to, aby ich rozdrvili alebo celé prehltli. Iné skupiny malých neoproterozoických organizmov majú tiež určitú formu obrany proti predátorom.

Stopy zanechané mnohobunkovými organizmami (1 miliarda rokov)

V Indii sedimenty spred 1 miliardy rokov obsahujú fosílie, ktoré môžu byť stopami organizmov pohybujúcich sa cez mäkké horniny. Nájdené stopy zrejme zostali priamo pod vrstvou rohoží zo siníc, ktoré pokrývali morské dno. Vedci dospeli k záveru, že stopy vďačia za svoj vzhľad peristaltike trojvrstvových mnohobunkových organizmov s veľkosťou do 5 mm - inými slovami zvierat, ktorých priemer bol porovnateľný s priemerom dážďoviek a možno mali coelom. Iní výskumníci sa domnievajú, že tieto a podobné nálezy staršie ako 600 miliónov rokov nezanechali živé organizmy, ale fyzikálne procesy.

Mnohobunkové embryá z Doushanto (632-550 Ma)

Avšak objav embryí v roku 2007 obklopených zložitou škrupinou (v horninách vo veku 580 – 550 miliónov rokov) naznačuje, že fosílie v Doushanto nie sú ničím iným ako odpočívajúcimi vajíčkami mnohobunkových bezstavovcov. Navyše sa ukázalo, že niektoré z acritarchov nájdených v skorších horninách Doushanto (632 Ma) v skutočnosti predstavujú schránky takýchto embryí.

Ďalšia fosília z Doushantuo - Vernanimalcula(priemer od 0,1 do 0,2 mm, vek asi 580 miliónov rokov) - je mnohými vedcami považovaný za pozostatok trojvrstvového bilaterálneho organizmu, ktorý mal celok, teda zviera také zložité ako dážďovky alebo mäkkýše. Napriek pochybnostiam o organickej povahy tieto fosílie, keďže sa našlo všetkých 10 exemplárov Vernanimalcula majú rovnakú veľkosť a konfiguráciu, je nepravdepodobné, že takáto uniformita je výsledkom anorganických procesov.

Najnovšie ložiská Doushantuo tiež vykazujú prudký pokles pomeru izotopov uhlíka 13C/12C. Hoci je táto zmena celosvetová, časovo sa nezhoduje s inými významné udalosti ako je masové vymieranie. Možné vysvetlenie spočíva v „reťazovej reakcii“ vzájomne prepojenej evolúcie organizmov a zmien chemického zloženia morskej vody. Mnohobunkové organizmy, aktívne absorbujúce uhlík z vody, by mohli prispieť k zvýšeniu koncentrácie kyslíka rozpusteného v morskej vode, čo by následne umožnilo vznik nových mnohobunkových organizmov (ako napr. Namapoikia).

Ediakarská fauna (610 – 543 ma)

vetvička

Mnohobunkové fosílie ediakarského obdobia boli prvýkrát objavené v Ediakarských vrchoch v Austrálii a potom v ložiskách z iných oblastí: Charnwood Forest (Anglicko) a Avalonský polostrov (Kanada). Tieto fosílie sú staré 610-543 miliónov rokov (obdobie ediakaru predchádza kambriu). Väčšina z nich merala niekoľko centimetrov a bola výrazne väčšia ako ich predchodcovia. Mnohé z týchto organizmov nemajú analógy so žiadnym z druhov, ktoré žili pred alebo po ediakarskom období. Bolo navrhnuté, že „najpodivnejší“ predstavitelia ediakarskej fauny by mali byť pridelení do samostatného kráľovstva - „Vendozoa“ (Vendozoa). Medzi ne patrí aj charnia - najstarší z nálezov ediakarského obdobia (vek - 580 miliónov rokov).

Niektoré ediakarské organizmy sa však môžu ukázať ako prekurzory neskoršej fauny:

Otvory v umývadlách Cloudina. Selekcia v systéme „predátor-korisť“.

Miestami až 20 % fosílií Cloudina obsahujú otvory s priemerom 15 až 400 mikrónov, ktoré zanechali dravci. Niektorí Cloudina boli niekoľkokrát poškodené, čo svedčí o ich schopnosti prežiť útoky (predátori znovu neútočia na prázdne náboje). veľmi podobný Cloudina fosílie Sinotubulity nájdené v tých istých pohrebiskách vôbec neobsahujú otvory. Takáto selektivita môže naznačovať existenciu už v ediakarskom období evolučného výberu veľkostných tried, ako aj špecializáciu koristi v reakcii na predáciu, ktorá je považovaná za jednu z príčin kambrickej explózie.

Zvyšujúca sa rozmanitosť stôp, ktoré zanechávajú organizmy (565-543 Ma)

Najstaršie ediakarské fosílie, pochádzajúce z obdobia pred 610 – 600 miliónmi rokov, obsahovali len stopy, ktoré zanechali cnidarians. Asi pred 565 miliónmi rokov sa objavujú zložitejšie stopy. Aby ich organizmy opustili, potrebovali kožný svalnatý vak a ich všeobecná štruktúra mala byť zložitejšia ako štruktúra cnidarianov alebo plochých červov.

Tesne pred začiatkom kambria (asi 543 mil. rokov) sa objavuje mnoho nových stôp, vrátane vzpriamených nôr. Diplokraterion a Skolithos), ako aj stopy možných článkonožcov ( Cruziana a Rusophycus). Vzpriamené nory sú dôkazom toho, že zvieratá podobné červom získali nové správanie a možno aj nové fyzické schopnosti. Stopy Cruziana a Rusophycus hovoriť o existencii exoskeletu u bezprostredných predchodcov článkonožcov, aj keď možno nie takého tuhého ako neskôr.

Kambrické fosílie

Fauna mušlí (543 – 533 ma)

Fosílie známe ako „malá lastúrnatá fauna“ (angl. malé lastúrnaté fosílie) sa našli v rôznych častiach sveta a siahajú do konca vendia (štádium nemakit-daldynian) a prvých 10 miliónov rokov od začiatku kambria (štádium tommotian). Patrí medzi ne veľmi pestrá zbierka fosílií: ihlice, sklerity (pancierové pláty), rúrky, archeocyáty (skupina húb alebo im blízkych živočíchov), ako aj malé lastúry, ktoré veľmi pripomínajú ramenonožce a slimáky, hoci veľmi malé (1-2 mm dlhé).

Skoré kambrické trilobity a ostnokožce (530 Ma)

Fauna Sirius Passet (527 ma)

Najbežnejšou fosíliou grónskeho pohrebiska Sirius Passet sú článkonožce. Existuje aj množstvo organizmov s pevnými (mineralizovanými) časťami tela: trilobity, chiolity, huby, ramenonožce. Úplne chýbajú ostnatokožce a mäkkýše.

Najbizarnejšie organizmy Siriusa Passeta boli Pambdelurion a Kerygmachela. Ich dlhé telá s mäkkými segmentmi, s párom širokých „plutví“ na väčšine segmentov a párom segmentovaných príveskov vzadu, ich robia podobnými anomalokaridom. Vonkajšie časti horného povrchu "plutvy" mali zároveň zvlnené povrchy, ktoré môžu byť žiabrami. Pod každou "plutvou" sa nachádza krátka noha bez kosti. Táto štruktúra vám umožňuje spojiť ich s článkonožcami.

Fauna Chengjiang (525 – 520 ma)

Haikouichthys – rekonštrukcia

Anomalocaris - rekonštrukcia

Halucigénia – rekonštrukcia

Táto fauna bola opísaná z niekoľkých fosílnych nálezísk v okrese Chengjiang (Yuxi City, provincia Yunnan, Čína). Najdôležitejšie je Maotianshanská bridlica- pohrebisko, v ktorom sú veľmi dobre zastúpené fosílie živočíchov s mäkkým telom. Fauna Chengjiang patrí do obdobia pred 525-520 miliónmi rokov - uprostred raného kambria, o niekoľko miliónov rokov neskôr Sirius Passet a najmenej 10 ma predchádza Burgess Shale.

Vo fosíliách sa našli časti tiel najstarších strunatcov (typ, ku ktorému patria všetky stavovce):

Zástupcovia skupín blízkych článkonožcom sa našli v rovnakých ložiskách:

Tieto organizmy pravdepodobne patria do skupiny Lobopodia, do ktorej z moderných skupín patria Onychophora.

Asi polovica fosílií Chengjiang sú článkonožce, z ktorých niektoré mali tvrdé, mineralizované exoskelety, ako väčšina neskorších morských článkonožcov. Len 3% organizmov malo tvrdé schránky (väčšinou trilobity). Našli sa tu aj zástupcovia mnohých iných druhov zvierat:

• Priapulidy (noravé morské červy - predátori zo zálohy);
• Štetinovitá (morské bezstavovce, ktoré sú súčasťou planktónu);
• Ctenophores (črevné, navonok podobné medúzam);
• Ostnokožce (hviezdice, morské uhorky atď.),
• Chiolity (záhadné zvieratá, ktoré mali malé kužeľovité škrupiny),

Kôrovce z raného kambria (520 ma)

Burgess Shale (515 ma)

Hlavný článok: Burgess Shale

Marrella

Pikaia - rekonštrukcia

Burgess Shale je prvé známe veľké pohrebisko z obdobia kambria, ktoré objavil Wolcott v roku 1909. Reanalýza fosílií Whittingtonom a jeho kolegami v 70. rokoch 20. storočia tvorila základ Gouldovej knihy „ úžasný život“, čím sa kambrický výbuch otvoril širokej verejnosti.

Spomedzi Burgessových fosílnych bridlíc sú najbežnejšie článkonožce, ale mnohé z nich sú nezvyčajné a ťažko klasifikovateľné:

Opabinia - rekonštrukcia

Wiwaxia - rekonštrukcia

Okrem toho sú na pohrebisku prezentované vzorky exotických organizmov:

Vznik nových ekosystémov a typov po kambriu

V dôsledku veľkého vymierania na hranici kambria a ordoviku sa typické paleozoické morské ekosystémy vytvorili až pri následnej obnove morskej fauny. Najstaršie fosílie súvisiace s machorastmi sú tiež prvýkrát objavené v období ordoviku - dlho po "kambrickom výbuchu".

zistenia

Dlhý proces vzniku mnohobunkových

V Darwinových časoch všetko, čo sa vedelo o fosíliách, naznačovalo, že hlavné typy metazoánov vznikli a vytvorili sa len v priebehu niekoľkých miliónov rokov – od raného do stredného kambria. Až do 80. rokov 20. storočia tieto myšlienky stále platili.

Nedávne nálezy však naznačujú, že aspoň niektoré trojvrstvové bilaterálne organizmy existovali pred začiatkom kambria: Kimberella možno považovať za skoré mäkkýše a škrabance na skalách v blízkosti týchto fosílií naznačujú spôsob kŕmenia podobným mäkkýšom (pred 555 miliónmi rokov). Ak to predpokladáme Vernanimalcula mala trojvrstvový bilaterálny coelom, to posúva vznik zložitých živočíchov o ďalších 25-50 miliónov rokov dozadu. Detekcia škrupinových dier Cloudina tiež naznačuje prítomnosť vyspelých predátorov na konci ediakarského obdobia. Okrem toho, niektoré stopy vo fosíliách, ktoré sa datujú do obdobia polovice Ediacaranu (asi pred 565 miliónmi rokov), mohli zanechať zvieratá, ktoré sú zložitejšie ako ploché červy a majú kožný svalnatý vak.

Dávno predtým dlhý úpadok stromatolitov (začínajúci asi pred 1,25 miliardami rokov) hovorí o skorom objavení sa zvierat, ktoré je dosť ťažké „prehryznúť“. Nárast početnosti a rôznorodosti tŕňov u akritarchov zároveň vedie k záveru, že už vtedy existovali predátori dostatočne veľkí na to, aby bola takáto ochrana nevyhnutná. Na druhom konci časovej škály súvisiacej s kambrickou explóziou si treba všimnúť absenciu niekoľkých hlavných typov súčasnej fauny do konca kambria a typických paleozoických ekosystémov – až po ordovikum.

Dnes je teda vyvrátený názor, podľa ktorého živočíchy „modernej“ úrovne zložitosti (porovnateľné so živými bezstavovcami) vznikli len niekoľko miliónov rokov od raného kambria. Prevažná väčšina moderných kmeňov sa však prvýkrát objavila v kambriu (s výnimkou mäkkýšov, ostnokožcov a článkonožcov, ktoré sa pravdepodobne objavili v ediakarskom období). Okrem toho bol na začiatku kambria pozorovaný aj explozívny nárast taxonomickej diverzity.

„Explózia“ taxonomickej diverzity v ranom kambriu

„Taxonomická diverzita“ znamená počet organizmov, ktoré sa výrazne líšia svojou štruktúrou. Zároveň „morfologická diverzita“ znamená celkový počet druhov a nehovorí nič o počte základných „dizajnov“ (možných je veľa variácií malého počtu základných typov anatomickej stavby). Niet pochýb o tom, že taxonomická diverzita sa dramaticky zvýšila v ranom kambriu a zostala na tejto úrovni počas celého obdobia - môžeme nájsť moderne vyzerajúce zvieratá (ako sú kôrovce, ostnokožce a ryby) takmer v rovnakom čase a často - a v bežné pohrebiská s organizmami ako Anomalocaris a Halkieria, ktorí sú považovaní za „strýkov“ alebo „prastrýkov“ moderných druhov.

Bližšie skúmanie odhaľuje ďalšie prekvapenie – niektoré zvieratá s moderným vzhľadom, ako ranné kambrické kôrovce, trilobity a ostnokožce, sa nachádzajú v skorších ložiskách ako niektorí „strýkovia“ alebo „prastrýkovia“ žijúcich skupín, ktoré nezanechali priamych potomkov. Môže to byť výsledkom zlomov a variácií vo vytváraní fosílnych ložísk, alebo to môže znamenať, že predkovia moderných organizmov sa vyvíjali v rôznych časoch a možno aj rôznymi rýchlosťami.

Možné príčiny "výbuchu"

Napriek tomu, že pomerne zložité trojvrstvové živočíchy existovali pred (a možno aj dlho pred) kambriom, evolučný vývoj v ranom kambriu sa zdá byť extrémne rýchly. Urobilo sa veľa pokusov vysvetliť dôvody tohto „výbušného“ vývoja.

Environmentálne zmeny

Zvýšenie koncentrácie kyslíka

Najstaršia atmosféra Zeme neobsahovala vôbec žiadny voľný kyslík. Kyslík, ktorý dýchajú moderné zvieratá – vo vzduchu aj rozpustený vo vode – je produktom miliárd rokov fotosyntézy, najmä mikroorganizmov (ako sú sinice). Asi pred 2,5 miliardami rokov sa koncentrácia kyslíka v atmosfére dramaticky zvýšila. Dovtedy sa všetok kyslík produkovaný mikroorganizmami úplne vynakladal na oxidáciu prvkov s vysokou afinitou ku kyslíku, ako je železo. Kým neboli úplne viazané na pevninu a v horných vrstvách oceánu, v atmosfére existovali len lokálne „kyslíkové oázy“.

Nedostatok kyslíka by mohol dlhodobo brániť vývoju veľkých zložitých organizmov. Problém je, že množstvo kyslíka, z ktorého môže zviera absorbovať životné prostredie, je obmedzený povrchom (pľúca a žiabre u najzložitejších zvierat; koža - u jednoduchších). Množstvo kyslíka potrebného pre život je určené hmotnosťou a objemom organizmu, ktorý so zväčšovaním veľkosti rastie rýchlejšie ako plocha. Zvýšenie koncentrácie kyslíka vo vzduchu a vo vode by mohlo toto obmedzenie oslabiť alebo úplne odstrániť.

Treba si uvedomiť, že dostatočné množstvo kyslíka pre existenciu veľkých vendobiontov bolo prítomné už v ediakarskom období. Avšak ďalšie zvýšenie koncentrácie kyslíka (medzi ediakarským a kambrickým obdobím) by mohlo organizmom poskytnúť extra energiu na tvorbu látok (ako je kolagén) nevyhnutných pre vývoj zásadne zložitejších štruktúr tela, vrátane tých, ktoré slúžia na predáciu a obranu proti nej.

Snehová guľa Zem

Existuje množstvo dôkazov, že v neskorom neoproterozoiku (vrátane skorého obdobia Ediakaru) bola Zem vystavená globálnemu zaľadneniu, počas ktorého bola väčšina z nej pokrytá ľadom a povrchová teplota bola blízka bodu mrazu dokonca aj na rovníku. Niektorí výskumníci poukazujú na to, že táto okolnosť môže úzko súvisieť s kambrickým výbuchom, keďže najstaršie známe fosílie pochádzajú z obdobia krátko po skončení posledného úplného zaľadnenia.

Je však dosť ťažké naznačiť príčinnú súvislosť takýchto katastrof s následným rastom veľkosti a zložitosti organizmov. Možno, nízke teploty zvýšil koncentráciu kyslíka v oceáne – jeho rozpustnosť v morskej vode sa takmer zdvojnásobí, keď teplota klesne z 30 °C na 0 °C.

Kolísanie izotopového zloženia uhlíka

V ložiskách na rozhraní ediakarského a kambrického obdobia dochádza k veľmi prudkému poklesu, po ktorom nasledujú nezvyčajne silné výkyvy v pomere izotopov uhlíka 13C/12C v celom staršom kambriu.

Mnohí vedci predpokladali, že pôvodný pád je spôsobený masovým vymieraním tesne pred začiatkom kambria. . Dá sa tiež predpokladať, že samotný zánik bol dôsledkom predchádzajúceho rozpadu klatrátov metánu. Je všeobecne známe, že emisia metánu a následné nasýtenie atmosféry oxidom uhličitým spôsobuje globálny skleníkový efekt sprevádzaný rôznymi ekologickými katastrofami. Podobný obraz (prudký pokles pomeru 13 C/ 12 C s následnými výkyvmi) bol pozorovaný v triase, keď sa život zotavoval z hromadného permského vymierania.

Je však dosť ťažké vysvetliť, ako by hromadné vymieranie mohlo spôsobiť prudký nárast taxonomickej a morfologickej diverzity. Hoci masové vymierania, ako napríklad permský a kriedový paleogén, viedli k následnému zvýšeniu počtu určité typy z nevýznamných na „dominantné“, v oboch prípadoch však boli ekologické niky nahradené síce inými, ale rovnako zložitými organizmami. Zároveň sa v novom ekosystéme nepozoroval žiadny prudký nárast taxonomickej alebo morfologickej diverzity.

Viacerí výskumníci predpokladali, že každý krátkodobý pokles podielu 13 C/ 12 C v ranom kambriu predstavuje uvoľnenie metánu, ktorý v dôsledku malého skleníkový efekt a zvýšenie teploty, viedlo k zvýšeniu morfologickej diverzity. Ale ani táto hypotéza nevysvetľuje prudký nárast taxonomickej diverzity na začiatku kambria.

Vysvetlenia založené na vývoji organizmov

Množstvo teórií je založených na myšlienke, že relatívne malé zmeny v spôsobe, akým sa zvieratá vyvíjajú z embryí na dospelých, môžu viesť k dramatickým zmenám tvaru tela.

Vznik systému bilaterálneho rozvoja

Hox gény rôzne skupiny zvieratá sú si natoľko podobné, že napríklad ľudský gén „tvorby očí“ môžete transplantovať do embrya drozofily, čo povedie k vytvoreniu oka – bude to však oko drozofily, vďaka aktivácii zodpovedajúceho „ pracovné“ gény. To ukazuje, že prítomnosť podobného súboru Hox génov vôbec neznamená anatomickú podobnosť organizmov (keďže rovnaké Hox gény môžu kontrolovať tvorbu takých odlišných štruktúr, ako sú ľudské a hmyzie oči). Preto by vznik takéhoto systému mohol viesť k prudkému nárastu diverzity – morfologickej aj taxonomickej.

Keďže tie isté gény Hox riadia diferenciáciu všetkých známych bilaterálnych organizmov, evolučné línie týchto organizmov sa museli rozchádzať skôr, ako sa mohli vytvoriť nejaké špecializované orgány. Takže „posledný spoločný predok“ všetkých bilaterálnych organizmov musel byť malý, anatomicky jednoduchý a s najväčšou pravdepodobnosťou náchylný na úplný rozklad nezachoval sa vo fosíliách. Táto okolnosť robí jeho objav extrémne nepravdepodobným. Avšak množstvo venodobiontov (napríklad kimberella, vetvička alebo Arkarua), mohli mať obojstrannú stavbu tela (podľa viacerých vedcov to tak nie je – symetria venodobiontov nie je obojstranná, ale posuvná, čo ich zásadne odlišuje od väčšiny ostatných organizmov). Takýto vývojový systém teda mohol vzniknúť minimálne niekoľko desiatok miliónov rokov pred kambrickým výbuchom. V tomto prípade sú na vysvetlenie potrebné ďalšie dôvody.

Vývoj sexuálnej reprodukcie

Organizmy, ktoré nevyužívajú sexuálnu reprodukciu, sa menia len veľmi málo. Vo väčšine pohlavne sa rozmnožujúcich organizmov potomstvo dostáva asi 50 % svojich génov od každého rodiča. To znamená, že aj malé zvýšenie zložitosti genómu môže viesť k mnohým variáciám v štruktúre a tvare tela. Veľká časť biologickej zložitosti pravdepodobne vzniká pôsobením relatívne jednoduché pravidlá na veľkom počte buniek fungujúcich ako bunkové automaty (príkladom takéhoto efektu je Conwayova hra života, kde sú zložité tvary a komplexné správanie demonštrované bunkami, ktoré pôsobia výlučne na jednoduché pravidlá). Možný výskyt sexuálneho rozmnožovania alebo jeho výrazný rozvoj počas kambrickej explózie u veľmi primitívnych a podobných tvorov môže znamenať, že existovala možnosť ich medzidruhového a vzdialenejšieho kríženia. To dramaticky zvýšilo variabilitu. Až s vývojom genómu sa objavujú skutočne izolované druhy, ktoré sa nekrížia s inými. Príkladom moderných tvorov tohto druhu sú koraly.

vývojová dráha

Niektorí vedci naznačujú, že keď sa organizmy stávajú zložitejšími, evolučné zmeny všeobecná štruktúra telo superponované sekundárne zmeny v smere lepšej špecializácie jeho existujúcich častí. Tým sa znižuje pravdepodobnosť, že nové triedy organizmov prejdú prirodzeným výberom – kvôli konkurencii s „vylepšenými“ predkami. Výsledkom je, že pri vytváraní všeobecnej (na úrovni taxonomickej triedy) štruktúry sa vytvára „vývojová dráha“ a „zamrzne“ priestorová štruktúra tela. V súlade s tým dochádza k formovaniu nových tried „ľahšie“ v počiatočných štádiách evolúcie hlavných kladov a ich ďalší vývoj prebieha na nižších taxonomických úrovniach. Následne autor tohto nápadu poukázal na to, že takéto „zmrazenie“ nie je hlavným vysvetlením kambrického výbuchu.

Fosílie, ktoré by mohli podporiť túto myšlienku, sú nejednoznačné. Zistilo sa, že variácie v organizmoch rovnakej triedy sú často najväčšie v úplne prvých štádiách vývoja kladu. Napríklad niektoré kambrické trilobity sa značne líšili v počte hrudných segmentov a následne sa táto diverzita výrazne znížila. Zistilo sa však, že vzorky silúrskych trilobitov majú rovnako vysokú variabilitu v štruktúre ako vzorky zo skorého kambria. Vedci to predpokladali celkový pokles rozmanitosť je spojená s ekologickými alebo funkčnými obmedzeniami. Dalo by sa napríklad očakávať menšie rozdiely v počte segmentov po tom, čo si trilobity (pripomínajúce moderné lykožrúty) vyvinuli konvexnú štruktúru tela, čo je účinný spôsob ochrany.

Environmentálne vysvetlenia

Takéto vysvetlenia sa zameriavajú na interakciu medzi rôzne druhy organizmov. Niektoré z týchto hypotéz sa zaoberajú zmenami v potravinových reťazcoch; iní uvažujú o pretekoch v zbrojení medzi predátormi a korisťou, ktoré mohli spôsobiť vývoj tuhých častí tela v ranom kambriu; rad ďalších hypotéz sa zameriava na všeobecnejšie mechanizmy koevolúcie (najznámejší je novší príklad koevolúcie kvitnúcich rastlín s opeľujúcim hmyzom).

„Preteky v zbrojení“ medzi predátormi a korisťou

Podľa definície predácia predpokladá smrť koristi, čo z nej robí najsilnejší faktor a urýchľovač prirodzeného výberu. Tlak na korisť, aby sa lepšie prispôsobila, musí byť silnejší ako na predátorov – pretože na rozdiel od koristi majú šancu skúste to znova(Táto asymetria je známa ako princíp „život verzus obed“ – predátor riskuje iba stratu obeda, kým korisť riskuje svoj život).

Existujú však dôkazy (napríklad fosílie ostnatých acritarchov, ako aj diery vytvorené v schránke klaudinidov), že predácia bola prítomná dávno pred začiatkom kambria. Preto je nepravdepodobné, že by samo osebe spôsobilo kambrickú explóziu, hoci malo silný vplyv na anatomické formy organizmov, ktoré pri tom vznikli.

Vzhľad fytofágov

Stanley (1973) navrhol, že objavenie prvokov (jednobunkových eukaryotov) pred 700 miliónmi rokov, ktoré „obhrýzali“ mikrobiálne podložky, značne rozšírili potravinové reťazce a malo viesť k zvýšeniu rozmanitosti organizmov. Dnes je však známe, že "hrýzanie" vzniklo pred viac ako 1 miliardou rokov a vymieranie stromatolitov začalo asi pred 1,25 miliardami rokov - dávno pred "výbuchom".

Rast vo veľkosti a rozmanitosti planktónu

Geochemické pozorovania jasne ukazujú, že celková hmotnosť planktónu sa stala porovnateľnou so súčasnou už v ranom proterozoiku. Až do kambria však planktón výrazne neprispieval k výžive hlbokomorských organizmov, pretože ich telá boli príliš malé na to, aby rýchlo klesali na morské dno. Mikroskopický planktón zožral iný planktón alebo ho zničili chemické procesy v horných vrstvách mora dávno predtým, ako prenikol do hlbokých vrstiev, kde sa mohol stať potravou pre nektón a bentos (organizmy na plávanie, resp. obyvateľov morského dna).

V zložení fosílií raného kambria sa našiel mezozooplanktón (stredne veľký planktón, viditeľný voľným okom), ktorý dokázal odfiltrovať mikroskopický planktón (hlavne fytoplanktón – planktónová „vegetácia“). Nový mezozooplanktón mohol byť zdrojom pozostatkov, ako aj vylučujúcich exkrementov vo forme kapsúl dostatočne veľkých na to, aby sa rýchlo ponorili - tie mohli byť potravou pre nektón a bentos, čo spôsobilo, že narástli do veľkosti a rozmanitosti. Ak sa organické častice dostali na morské dno, v dôsledku následného zakopania mali zvýšiť koncentráciu kyslíka vo vode a zároveň znížiť koncentráciu voľného uhlíka. Inými slovami, objavenie sa mezozooplanktónu obohatilo hlboké časti oceánu o potravu aj kyslík, čím možný vzhľad a evolúcia väčších a rôznorodejších obyvateľov morských hlbín.

Nakoniec, objavenie sa fytofágov medzi mezozooplanktónom by mohlo vytvoriť ďalšiu ekologickú niku pre väčších predátorov mezozooplanktónu, ktorých telá, ponorené do mora, viedli k jeho ďalšiemu obohateniu o potravu a kyslík. Možno prvými predátormi medzi mezozooplanktónom boli larvy bentických živočíchov, ktorých ďalší vývoj bol výsledkom všeobecného nárastu predácie v moriach ediakarského obdobia.

Veľa prázdnych výklenkov

James W. Valentine vyslovil v niekoľkých prácach tieto predpoklady: prudké zmeny v štruktúre tela sú „trápne“; zmena je oveľa pravdepodobnejšia, ak sa stretne s malou (alebo žiadnou) konkurenciou o ekologickú medzeru, na ktorú sa zameriava. Ten je potrebný, aby nový typ organizmov mal dostatok času prispôsobiť sa svojej novej úlohe.

Táto okolnosť by mala viesť k tomu, že realizácia veľkých evolučných zmien je oveľa pravdepodobnejšia v počiatočných fázach formovania ekosystému, a to z dôvodu, že následná diverzifikácia vypĺňa takmer všetky ekologické niky. V budúcnosti, hoci sa stále objavujú nové typy organizmov, nedostatok prázdnych výklenkov bráni ich šíreniu v ekosystéme.

Valentínsky model dobre vysvetľuje jedinečnosť kambrickej explózie – prečo k nemu došlo iba raz a prečo bolo jeho trvanie obmedzené.

Poznámky

1. Darwin, C. O pôvode druhov prirodzeným výberom. - Londýn, Spojené kráľovstvo: Murray, 1859. - S. 315–316.
2. Walcott, C.D. kambrická geológia a paleontológia // Smithsonian Miscellaneous Collections. - 1914. - T. 57. - 14. S.
3. Whittington, H. B.; Geologický prieskum Kanady. Pôvod a skorý vývoj predácie // Burgess Shale. - Yale University Press, 1985.
4. Gould, S.J. Nádherný život: Burgess Shale a povaha histórie. - New York: W.W. Norton & Company, 1989. - ISBN 0-393-02705-8
5. McNamara, K.J. Zoznamovanie sa s pôvodom zvierat // Veda. - 20.12.1996. - T. 274. - Č. 5295. - S. 1993–1997.
6. Awramik, S.M. Diverzita prekambrického stĺpcového stromatolitu: Odraz vzhľadu metazoa // Veda. - 19.11.1971. - T. 174. - Č. 4011. - S. 825–827.
7. Fedonkin, M. A.; Vagón, B. Neskorá prekambrická fosília Kimberella je dvojvrstvový organizmus podobný mäkkýšom // Príroda. - 1997. - T. 388. - S. 868–871.
8. Eskov, K. Návrhy Pána Boha // Poznanie je moc. - 2001. - № 6.
9. Jago, J. B., Haines, P. W. Nedávne rádiometrické datovanie niektorých kambrických hornín v južnej Austrálii: význam pre kambrickú časovú škálu // Revista Española de Paleontologia. - 1998. - S. 115–22.
10. Eskov K. Yu.Úžasná paleontológia: História Zeme a života na nej. - M .: Vydavateľstvo NTs ENAS, 2007. - 540 s. - (O čom učebnice mlčali). - ISBN 978-5-93196-711-0
11. Gehling, J.; Jensen, S.; Droser M.; Myrow P.; Narbonne, G. Zahrabanie pod bazálnym kambrickým GSSP, Fortune Head, Newfoundland // Geologický časopis. - 2001-03. - T. 138. - č. 2. - S. 213–218.
12. Benton, M. J.; Wills, M.A.; Hitchin, R. Kvalita fosílneho záznamu v čase // Príroda. - 2000. - T. 403. - Č. 6769. - S. 534–537.
13. Butterfield, N.J. Výnimočné zachovanie fosílií a kambrická explózia // . - 2003. - T. 43. - č. 1. - S. 166–177.
14. Cowen, R. História života. - Blackwell Science.
15. Morris, S.C. Fauna Burgess Shale (stredné kambrium) // Ročný prehľad ekológie a systematiky. - 1979. - T. 10. - č. 1. - S. 327–349.
16. Yochelson, E.L Objav, zbierka a popis stredokambrickej meštianskej bridlicovej bioty Charles Doolittle Walcott // Proceedings of the American Philosophical Society. - 1996. - T. 140. - č. 4. - S. 469–545.
17. Butterfield, N.J. Ekológia a vývoj kambrického planktónu // Columbia University Press Ekológia kambrického žiarenia. - New York, 2001. - S. 200–216.
18. Signor, P.W. Skreslenie vzoriek, vzory postupného vymierania a katastrofy vo fosílnych záznamoch // Geologická spoločnosť Ameriky Geologické dôsledky dopadov veľkých asteroidov a komét na Zem. - 1982. - S. 291-296.
19. Seilacher A. Aká platná je stratigrafia Cruziana? // International Journal of Earth Sciences. - 1994. - T. 83. - č. 4. - S. 752–758.
20. Magaritz, M.; Holser, W.T.; Kirschvink, J.L. Udalosti izotopov uhlíka cez prekambrickú/kambrickú hranicu na sibírskej platforme // Príroda. - 1986. - T. 320. - Č. 6059. - S. 258–259.
21. Kaufman, A. J., Knoll A. H. Neoproterozoické variácie v C-izotopovom zložení morskej vody: stratigrafické a biogeochemické dôsledky // Elsevier Prekambrický výskum. - 1995. - T. 73. - S. 27-49.
22. Derry, L. A.; Brasier, M.D.; Corfield, R. M.; Rozanov, A.Yu.; Zhuravlev, A. Yu Izotopy Sr a C v uhličitanoch spodného kambria zo sibírskeho kratónu: paleoenvironmentálny záznam počas „kambrickej explózie“ // Elsevier Listy o Zemi a planetárnej vede. - 1994. - T. 128. - S. 671-681.
23. Rothman, D. H.; Hayes, J. M.; Predvolanie, R.E. Dynamika neoproterozoického uhlíkového cyklu // Národná akadémia vied Zborník Národnej akadémie vied USA. - 2003-07-08. - T. 100. - č. 14. - S. 8124–8129.
24. Ripperdan, R.L. Globálne variácie v zložení izotopov uhlíka počas posledného neoproterozoika a najskoršieho kambria // Ročný prehľad vied o Zemi a planetárnych vedách. - 1994-05. - T. 22. - S. 385-417.
25. Marshall, C.R. Vysvetlenie kambrickej „explózie“ zvierat // Výročný prehľad planetárnych vied o Zemi. - 2006. - T. 34. - S. 355-384.
26. Hug, L.A.; Roger, A.J. Vplyv odberu fosílií a taxónov na analýzy starovekého molekulárneho datovania // . - 2007. - T. 24(8). - S. 1889-1897.
27. Wray, G. A.; Levinton, J.S.; Shapiro, L.H.(((názov))) // Veda. - 1996-10. - T. 274. - Č. 5287. - S. 568–573.
28. Ayala, F.J.; Rzhetsky, A.; Ayala, F.J.(((názov))) // . - 1998-01. - T. 95. - č. 2. - S. 606-611.
29. Aris-Brosou, S.; Yang, Z. Bayesovské modely epizodickej evolúcie podporujú neskorú prekambrickú explozívnu diverzifikáciu metazoí // Molekulárna biológia a evolúcia. - 2003-08. - T. 20. - Č. 12. - S. 1947-1954.
30. Peterson, K. J.; Lyons, J. B.; Nowak, K.S.; Takacs, C.M.; Wargo, M. J.; McPeek, M.J. Odhadovanie časov divergencie metazoán pomocou molekulárnych hodín // Postup z národný Akadémia vied (USA). - 2004-04. - T. 101. - Č. 17. - S. 6536-6541.
31. Blair, J. E.; Hedges, S.B. Molekulové hodiny nepodporujú kambrickú explóziu // Molekulárna biológia a evolúcia. - 2004-11. - T. 22. - č. 3. - S. 387-390.
32. Bengtson, S. Pôvod a skorý vývoj predácie // Fosílny záznam predácie. The Paleontological Society Papers 8 / Kowalewski, M., and Kelley, P.H.. - New York: The Paleontological Society, 2002. - s. 289–317.
33. Sheehan, P. M.; Harris, M.T. Oživenie mikrobialitu po vymieraní neskorého ordoviku // Príroda. - 2004. - T. 430. - S. 75–78.
34. Stanley Predation poráža konkurenciu na morskom dne // paleobiológia. - 2008. - T. 34. - S. 1.
35. Seilacher, A.; Bose, P.K.; Pfluger, F. Zvieratá pred viac ako 1 miliardou rokov: Sledovanie fosílnych dôkazov z Indie // Veda. - 1998. - T. 282. - Č. 5386. - S. 80–83.
36. Jensen, S. Proterozoické a najstaršie kambrické stopy fosílnych záznamov; Vzorce, problémy a perspektívy // Integratívna a komparatívna biológia. - 2003. - T. 43. - č. 1. - S. 219–228.
37. Naimark, Elena Záhada embryí Doushantuo je odhalená. Populárno-vedecký projekt „Prvky“ (12. apríla 2007). Archivované z originálu 24. augusta 2011. Získané 21. mája 2008.

V tej istej knihe „The Origin of Species“ Charles Darwin napísal: „Ak by začali existovať mnohé druhy patriace do tej istej triedy súčasne, potom to bude smrteľná rana pre teóriu, ktorá zabezpečuje evolúciu od spoločného predka prirodzeným výberom.

Moderní vedci, ktorí podrobne študovali fosílne pozostatky, sú presvedčení, že živé bytosti sa na Zemi objavili náhle. V takzvanej kambrickej vrstve sa našli pozostatky trilobitov, špongie, červy, hviezdice, slimáky, plávajúce kôrovce, hlavonožce, článkonožce a pod.. Našli sa tu aj jednobunkovce a baktérie. Kontroverzným bodom je prítomnosť akýchkoľvek mnohobunkových organizmov skôr ako kambrium. Je teda zrejmé, že mnohé druhy, ktoré sa navzájom odlišujú a už majú dokonalé organizmy, existovali v rovnakom čase a nemajú predkov, z ktorých by mohli pochádzať. V geológii sa tento jav nazýva kambrická explózia.

Ryža. Obyvatelia kambrického obdobia

Mimochodom, aj pre evolucionistov je ťažké jednoznačne odpovedať na otázku, prečo v modernej prírode, ako aj v prírode obdobia kambria (ktoré bolo údajne pred viac ako 500 miliónmi rokov), sú huby, červy, hviezdice, atď. slimáky, plávajúce kôrovce a pod.? Prečo sú za to dlhé obdobie sa nevyvinula do vyšších foriem? Ak je evolúcia pozitívnym, nevyhnutným pohybom všetkých živých vecí nahor, prečo sa potom nedotkla všetkých bytostí? Logickejšie by bolo, keby v súčasnosti na planéte zostala len jedna koruna evolúcie – človek!

Prečo na Zemi stále súčasne žijú améby, hmyz, ryby, obojživelníky, plazy, cicavce, opice a ľudia? Možno z rovnakého dôvodu, pre ktorý stále existuje ryba coelacanth: žila už dávno a žije dodnes. Aj keď sa pokúsite veriť v evolúciu, budete musieť odpovedať na otázku: zastavila sa evolúcia dnes alebo nie? Zodpovedanie tejto otázky však vyvoláva ďalšie otázky, ktoré zostávajú nezodpovedané.

Ak predpokladáme, že všetky živé tvory, od jednoduchých po zložité, sú stále v procese evolúcie, potom budeme musieť okamžite vysvetliť, prečo medzi nimi neexistujú žiadne živé prechodné formy. Ak si predstavíme, že evolúcia skončila a stvorenia, ktoré dosiahli dokonalosť, svoj vývoj už dávno zastavili a zvyšok je vyhubený prirodzeným výberom, potom nevysvetliteľná skutočnosť prečo v evolúcii nie je dostatok mŕtvych medzičlánkov. Ale pozostatky prechodných foriem by sa mali nachádzať v biliónoch a dokonca sextiliónoch a hromadiť sa v útrobách zeme údajne milióny rokov.

Pre uľahčenie štúdia bola história našej planéty a života na nej rozdelená na časové obdobia, ktorých hranicou sú geologické zmeny v zemskej kôre - procesy budovania hôr, vzostup a pád krajiny, zmeny tvaru kontinentov, globálne klimatické zmeny.

Najdlhšie chronologické obdobia v histórii Zeme sa nazývajú éry (trvali stovky miliónov rokov). Éry sa ďalej delia na obdobia.

Vedci získavajú všetky informácie o minulosti Zeme skúmaním geologických dôkazov svetovej kroniky. Útroby planéty pozostávajú z rôznych vrstiev skalnatých a sedimentárnych hornín, ktoré vznikli pod neustálym vplyvom vonkajších podmienok, ktoré určovali vzhľad Zeme v dávnej minulosti. Geologické útvary uchovávali a počas miliónov rokov prenášali informácie o živých organizmoch, ktoré obývali oceány a pevninu v rôznych geologických obdobiach. Vďaka tomu máme dnes možnosť predstaviť si podobu Zeme dávnej minulosti a sledovať vývoj života počas 3,5 miliardy rokov od okamihu jej vzniku.

Pri výskume starých hornín a fosílií vedci objavili dva nevysvetliteľné javy v geologickej a biologickej minulosti Zeme. Prvý jav sa nazýva Svetový nesúhlas a je to kontakt skaly z rôznych geologické obdobia nenasledovanie jedného po druhom. Takýto kontakt porušuje logickú postupnosť vrstiev podľa chronologických periodík rôznych historických etáp geológie. Treba si uvedomiť, že nelogický kontakt skál sa nachádza všade. Je to spôsobené premiešavaním štruktúr zemskej kôry v dôsledku tektonickej činnosti a eróznych procesov. Globálnu nekonformitu tým však nemožno vysvetliť, pretože je všadeprítomná a odráža nekoordinovaný kontakt medzi horninami starými približne 2,9 miliardy rokov a mladými kambrickými ložiskami, ktoré vznikli približne pred 500 miliónmi rokov.

Druhý jav týkajúci sa biologickej minulosti Zeme sa nazýva „kambrická explózia“. Paleontológovia dali tento termín náhlemu prudkému nárastu druhovej diverzity živých organizmov v období kambria (na samom začiatku paleozoickej éry). Stalo sa to pre chronologické obdobie pred 30 miliónmi rokov (približne pred 542 – 510 miliónmi rokov). Za tak bezvýznamné časové obdobie podľa paleontologických štandardov počet druhov zvýšili stokrát. Zrazu sa objavilo veľké množstvo schránkových organizmov, vznikli prvé strunatce a prothoracidy (tzv. trilobity).

Najznámejší a študovaný dôkaz existencie týchto dvoch vedeckých javov so sídlom v USA. Toto je Grand Canyon ležiace na náhornej plošine Colorado v Arizone. Obľúbené miesto pre turistov z celého sveta. Práve tam našli paleontológovia najväčší počet fosílnych foriem života, ktoré sú také odlišné od organizmov s mäkkým telom, ktoré žili v predkambrickom ediakarskom období.

Vedci z celého sveta dlho hľadali stopu k javom z obdobia kambria. Nedávno sa vo vedeckých kruhoch objavila teória, ktorá vysvetľuje povahu vzniku globálneho nesúladu a „kambrickej explózie“ a stanovuje vzťah medzi týmito dvoma jedinečnými faktami planetárnej histórie.

Asi pred 600 miliónmi rokov sa v hlbinách Zeme začali diať veľké zmeny, ktoré spôsobili obrovské posuny na povrchu planéty. Došlo k pohybu litosférických platní, ktorá roztrhala kedysi jediný kontinent – ​​Gondwanu, mnohé sopky súčasne vychrlili vlny lávy. Rozsiahle zemetrasenia vyvolali obrovské cunami. Povrch pevniny bol niekoľkokrát zaplavený vodami oceánov, čo bolo hlavným dôvodom vzniku svetového nesúladu.

Mladšie a umiestnené povrchovo sedimentárne vrstvy sú vodou a súvisiacimi faktormi ničené niekoľkonásobne pomalšie ako staršie a hlbšie horniny. Práve v obdobiach záplav kontinentov došlo k erózii a degradácii sedimentárnych hornín, k obnaženiu starých hornín, ktoré boli vystavené rýchlej erózii. Produkty ničenia hornín sa rozpúšťali v miliardách ton vo vodách pravekých oceánov. Náhle sa zvýšila koncentrácia iónov draslíka, vápnika, horčíka, železa, fosforečnanu, síranu. Acidobázická rovnováha svetových oceánov sa prudko posunula na alkalickú stranu.

Hlavná zásada života hovorí, že živý organizmus, aby mohol existovať, musí neustále udržiavať stálosť vnútorného prostredia. Primitívni potomkovia moderných organizmov s mäkkým telom sa museli rýchlo vyvinúť, aby odolali drastická zmenaživotné podmienky. Momentálny skok vo vývoji starovekého života bol vynútenou reakciou na náhly nárast koncentrácie rôznych solí v morskej vode. Výsledkom tohto evolučného skoku boli mechanizmy mineralizácie, ktoré smerovali evolúciu dávnych živočíchov iným spôsobom.

Túto teóriu podporuje súčasný výskyt minerálneho skeletu v nepríbuzných organizmoch v období kambria. Hlavné tri odrody minerálnych solí určili smer ďalšieho vývoja života - sú to fosforečnan vápenatý, minerálny základ kostry strunatcov, uhličitan vápenatý a oxid kremičitý, ktoré sú materiálom schránok prvých lastúrnikov. Vápnik, kremík a fosforečnany sú hlavnými zložkami kambrických útvarov, ktoré tvorili oblasti svetovej nesúladu.

Novovzniknuté mladé formy života mali výhodu oproti primitívnym mäkkým telám bez tvrdých orgánov. Nové organizmy mali zuby na útok a obranu, škrupiny na obranu, struny a tvrdé kostry, ktoré im umožňovali pohybovať sa po vode cieľavedome a vyššou rýchlosťou. Náhle získané mechanizmy mineralizácie umožnili mladým tvorom množiť sa v nebývalom počte a nahradiť staré formy života. Hmotnosť úplne prvých tvorov s minerálnymi orgánmi bola základom pre vznik geologických vrstiev obdobia kambria, ktoré sa vytvorili na starých vrstvách hornín.

Formy života s minerálnymi kostrami sa začali formovať už v prekambriu, no boli to práve geologické anomálie, ktoré formovali Svetovú nekonformitu, ktoré tento proces mnohonásobne urýchlili a dodali mu výbušný charakter. Spúšťačom procesov, ktoré vytvorili vzhľad väčšiny moderných živočíšnych druhov, bola rýchla mineralizácia svetových oceánov. Geologické procesy predurčili biologickú evolúciu na milióny rokov dopredu.

Dobrovoľný čitateľský príspevok na podporu projektu

02.12.2016

Zdravím všetkých ešte raz! V tomto príspevku sa pokúsim porozprávať o jedinečnej udalosti v histórii života na Zemi. Budeme hovoriť o kambrickom výbuchu, alebo ako sa tomu hovorí, o kambrickom žiarení. Kambrická explózia je najjasnejšou udalosťou v paleontologickom zázname planéty, keď v relatívne krátkom časovom období (niekoľko desiatok miliónov rokov) dôjde k prudkému nárastu počtu fosílnych pozostatkov živých bytostí a na prvý pohľad Akoby odnikiaľ sa objavujú takmer všetky moderné druhy živočíchov (strunatce, článkonožce, mäkkýše, ostnokožce atď.).

Mal predchodcov, ale Cloudovi sa podarilo zachytiť myšlienku kambrickej explózie s najväčšou výrečnosťou a geologickou sofistikovanosťou. Okrem svojho skvelého vedenia a mentoringu generácie paleontológov vyvinul integračný prístup k paleontológii, pridal zručnosti v paleogeografii, karbonátovej stratigrafii a karbonátovej sedimentológii. Jeho neskoršia kariéra v r Kalifornská univerzita, Santa Barbara, rozšíril svoje záujmy o astrobiológiu a pôvod života. Jeho pozorovania paleontológa ho viedli k tomu, aby charakterizoval fanerozoický fosílny záznam ako sériu evolučných erupcií, pričom kambrium je najväčšie zo všetkých.