Embedded Files
Теория происхождения видов путем естественного отбора вызвала в свое время множество споров. Да и сейчас, когда её идеи почти не вызывают сомнений, находятся те, кто не верит в её правильность. Одной из трудностей в принятии взглядов, изложенных Дарвином в свое знаменитой работе, является невозможность наблюдать естественный отбор в действии. Если все виды сформировались путем продолжительных изменений морфологии и физиологии, то возникает желание наблюдать промежуточные между этими видами формы. А таковые не встречаются в природе. Причиной отсутствия промежуточных форм является то, что более приспособленные потомки какого либо вида вытесняют своего родоначальника и становятся на его место. Но тогда эти родоначальные формы должны повсеместно встречаться в виде ископаемых останков.
На сегодняшний день науке известно около двух миллионов видов живых организмов. Жизнь на Земле чрезвычайно разнообразна. Сложно представить себе через сколько разных форм потребовалось пройти эволюции чтобы достичь такого разнообразия. Число вымерших видов во много раз превышает число живущих на данный момент. Можно предположить, что земная кора должна быть переполнена их останками. Но этого не наблюдается. Причина этого заключается в неполноте геологической летописи.
Прежде всего необходимо помнить какого роды формы должны были существовать. Пытаясь осознать происхождение всех живых организмов от одного или нескольких общих предков, невольно хочется представить себе промежуточные формы между двумя отдельно взятыми видами. На самом деле таких организмов никогда не существовало. Когда мы говорим о промежуточных формах, мы имеем ввиду формы, через которые шло преобразование общего предка этих двух видов в эти виды. Рассмотрим, к примеру, человека и морскую звезду. Наше воображение с легкостью может придумать процесс преобразования морской звезды в человека и наоборот, нарисовав при этом самых причудливых созданий. Но их никогда не существовало в природе.
Недавно (в 2016 году) группа исследователей из Британии и Китая обнаружила последнего общего предка человека и морской звезды. Ископаемые останки были найдены в раннекэмбрийских слоях в Южном Китае. Организм этот, Saccorhytus coronarius, возрастом около 540 млн лет,— вторичноротое, размером около миллиметра.
Говоря о промежуточных формах, следует рассматривать промежуточные формы между морской звездой и Saccorhytus coronarius, и человеком и Saccorhytus coronarius, а не морской звездой и человеком.
На сегодняшний день родство организмов и их групп доказано путем анализа генома. Но даже имея эти неопровержимые доказательства, сложно осознать тот промежуток времени, необходимый для преобразования одних форм в другие, особенно когда речь идет о генеалогически разобщённых видах. Тут же возникает вопрос, достаточно ли прошло времени с момента возникновения жизни на Земле для развития такого огромного разнообразия форм? Современные методы позволяют довольно точно определить возраст горных пород и ископаемых останков. Наибольшее распространение получили радиографические методы, основанные на измерении радиоактивного разложения некоторых атомов, таких как углерод, уран, свинец, радий, ксенон, калий. С помощью свинец-свинцового метода, разработанного Клэром Паттерсоном, к 1956 г. удалось определить возраст Земли как 4,54 миллиардов лет. С тех пор эта оценка почти не менялась. Очень сложно представить себе такой колоссальный промежуток времени и те изменения, которые могли за это время произойти.
Попробуем представить себе скорость процесса изменения облика поверхности Земли в более мелком масштабе. Горные породы подвергаются эрозии со стороны сил природы. Берега морей размываются волнами, горы сравниваются с землей усилием ветра, дождя и живых организмов. Измерение скорости эрозии с помощью космогенного изотопа бериллия 10 показали, что слои горных пород могут разрушаться со скоростью от 35 до 1100 метров за млн лет. Вся разрушенная до состояния гальки и песка порода уносится ветром и водными потоками и осаждается на другой территории. В этих осаждения и могут сохраняться останки умерших организмов.
Однако, не в любых осадочных породах можно обнаружить ископаемые останки живых организмов. Они образуются при определенных условия, которые выполняются далеко не всегда. Тело животного покрывается тонким слоем ила, который, затвердевая, постепенно превращается в осадочных породу. Осадочная порода защищает от капрофагов и препятствует попаданию кислорода, что ограничивает развитие микроорганизмов. При этом осаждающаяся порода может разрушаться действием течений, волн, дождя и ветра. Слишком быстрое осаждение породы создает высокое давление, также разрушающее останки организмов. Таким образом, благоприятные условия включения какого-либо организма в геологическую летопись находятся в довольно узком диапазоне.
Наиболее четко эти условия выполняются на дне мелких морей при медленном опускании дна. Опускание и поднятие геологических пластов обычно циклично. Поднятие дна сопровождается изменением условий прибрежной зоны, что влечет за собой переформирование структуры биологических популяций. В эти периоды наблюдается наибольшее разнообразие форм, возникновение промежуточных форм и выживание наиболее приспособленных. Но эти, интересующие нас организмы, к сожалению почти не входят в геологическую летопись в связи с неблагоприятными для этого условиями. Сохранившиеся же формы в пластах осадочных пород могут разрушаться геологическими процессами, такими как: денудация, выветривание, сжатие, высокие температуры.
Таким образом, разнообразие форм, доступных для палеонтологических исследований, составляет очень малую часть всего разнообразия когда-либо существовавших организмов. Приняв во внимание скудность палеонтологической летописи и распределение её фрагментов по всей земной коре, можно понять, что доступные науке данные ничтожно малы.
Следующей проблемой является обнаружение этих данных. Невозможно исследовать абсолютно все пласты пород на всей территории планеты. Хотя палеонтологические исследования уже ведутся в большинстве стран и находок становится больше, человечество все еще очень далеко от полного восстановления картины развития органического мира. На помощь палеонтологам приходят математические модели и компьютерные технологии. В начале этого века получило распространение множество методов обработки данных, визуализации и реконструирования. Так, с помощью компьютерной томографии можно восстановить облик организма по отпечаткам на его костях. 3D моделирование предоставляет возможности для воссоздания облика вымерших форм. QR-коды намного упростили каталогизацию объектов и доступ к имеющейся информации. Все это помогает развитию науки и заполнению пробелов в наших знаниях.
Посмотрим теперь как согласуются палеонтологические данные с теорией о последовательном изменении видов. Разные виды изменяются с разной скоростью. Одни исчезают, другие возникают и занимают их место в экосистемах. Одни таксоны представлены небольшим количеством форм, другие чрезвычайно разнообразны. Этот феномен наблюдается как среди ныне живущих организмов, так и среди ископаемых.
Условия окружающей среды меняются на планете неравномерно. Водная среда характеризуется стабильностью условий, тогда как условия на суше могут постепенно или резко меняться. Это обусловлено климатическими условиями, циклы которых имеют разную периодичность. Одни, например сезонные циклы, длятся год, другие— тысячи и миллионы лет. Меняется температура, количество и интенсивность солнечной радиации, содержание кислорода и других биологически важных веществ. Разные виды обладают разной чувствительностью к изменениям окружающей среды. Некоторые смогли просуществовать лишь небольшой промежуток времени, другие успешно выживают уже миллионы лет. Такие виды называют живыми ископаемыми. К ним относят например рачков щитни, которые были обнаружены в слоях Девонского периода, латимерию, крокодила, гаттерию, многих моллюсков. Эти и другие виды живут на Земле уже миллионы лет в почти не изменившемся виде.
Группы видов,— семейства, роды, отряды,— так же как и виды, появляются и исчезают. Закономерности этих процессов сходны с таковыми, относящимися к видам и формам. Более успешные группы вытесняют своих конкурентов. При этом наиболее острая конкуренция наблюдается среди групп, занимающих сходные ниши, а это— организмы, наиболее сходные по морфологии. Так, если одна группа разделилась на несколько, то эти потомственные группы будут конкурировать в прежде всего между собой и со своими прародителями. Если же имеется возможность распространиться по большой территории и разделить ресурсы, то это группа будет конкурировать с группами другой филогенетической ветви. Наиболее успешные группы видов будут таким образом получать наибольшее распространение, и формы внутри них, разобщив свои ареалы обитания, будут независимо друг от друга изменяться и обособляться в отдельные виды. Таким образом наиболее успешные семейства будут включать в себя большее количество видов. С этой точки зрения наиболее успешной и приспособленной группой можно считать насекомых, коих на сегодняшний день известно около миллиона видов.
Менее приспособленные формы обречены на вымирание. В редких случаях вымирание видов или группы видов происходило за короткий промежуток времени. Причиной этому служит резкое изменение условий обитания, таких как климатические катастрофы, разрушающие ареал обитания вида, или приход на их территорию более эволюционно приспособленного вида. Ярким примером последнего может выступать деятельность человека. Так эндемик острова Маврикий птица Додо была полностью истреблена человеком в середине 17го века. Примером одновременного влияния природного и человеческого фактора является вымирание мамонтов во время последнего Вислинского ледникового периода в позднем дриасе.
Обычно, однако, вымирание видов происходит постепенно, медленнее чем видообразование. Полному вымираю обычно предшествует редкость вида.
Рассмотрим пример сумчатых млекопитающих, которые были весьма распространены в мезозое, но потом были вытеснены более прогрессивными плацентарными. Древнейшими ископаемыми останками сумчатых считаются найденные в отложениях мелового периода в Китайской провинции Ляонин останки млекопитающего Szynodelphis Szalayi возрастом около 125 млн лет. Сумчатые были распространены по большей части суши, однако постепенно вытеснялись более прогрессивными группами. Какое-то время они господствовали на отделённых от основной части суши континентах Южной Америки и Австралии. После образования связи между Американскими континентами большинство сумчатых Нового Света не выдержали конкуренции со стороны плацентарных. На данный момент там остался только опоссум. Численность сумчатых Австралии резко сократилась с приходом на материк человека 45 тыс. лет назад. Таким образом история этого таксона является типичным примером появления, расцвета и угасания группы. Текущее её состояние можно охарактеризовать как редкое и предсказать скорое их вымирание. Плацентарные же млекопитающие, как более успешная и приспособленная группа достигла господства на большей части суши.
Многообразие плацентарных млекопитающих огромно. Они обитают во всех средах: в воде, на суше, в воздухе, в грунте. Филогения этой группы чрезвычайно сложна. Если раньше первостепенное значение построении филогенетических деревьев имели сравнительная анатомия и палеонтология, то сейчас на первое место вышли молекулярно- генетические методы. Однако находки ископаемых форм до сих пор имеют важнейшее значение. Исследование пластов осадочных пород позволяет находить промежуточные формы и недостающие звенья эволюции. Совсем недавно был обнаружен самый древний представитель плацентарных млекопитающих. Найденные в Китае останки имеют возраст 160 млн лет, что на 35 млн лет старше предыдущего самого древнего плацентарного.
Палеонтологические находки позволяют не только увидеть самые предковые формы, но также заполняют пробелы в более молодых ветвях генеалогических деревьев.
Представленные здесь рассуждения и факты еще раз подтверждают правдивость теории происхождения видов путем естественного отбора. Геологическая летопись никак не противоречит данной теории, каждая её страница только укрепляет и вносит дополнительную ясность в историю развития жизни. Отсутствие многих звеньев в цепи эволюционных преобразований объясняется природными процессами и не может восприниматься как аргумент против обсуждаемой теории.
Литература:
Meiofaunal deuterostomes from the basal Cambrian of Shaanxi (China)
J Han, SC Morris, Q Ou, D Shu, H Huang - Nature, 2017 - nature.com
Радиоуглерод (14С) в окружающей среде и метод радиоуглеродного датирования: Учебно-методическое пособие
МА Кулькова - … РГПУ им. АИ Герцена, 2011. 40 с, 2011
Landscape form and millennial erosion rates in the San Gabriel Mountains, CA
RA DiBiase, KX Whipple, AM Heimsath… - Earth and Planetary …, 2010
Beyond the print—virtual paleontology in science publishing, outreach, and education
S Lautenschlager, M Rücklin - Journal of paleontology, 2014
https://newtonew.com/science/science-on-fire-eduard-mychko
Multiple global radiations in tadpole shrimps challenge the concept of 'living fossils'
TC Mathers, RL Hammond, RA Jenner, B Hänfling
Oldest Marsupial Fossil Found in China
John Pickrell in England for National Geographic News
December 15, 2003
A Jurassic eutherian mammal and divergence of marsupials and placentals
ZX Luo, CX Yuan, QJ Meng, Q Ji - Nature, 2011
Google Sites
Report abuse