Inhoudsopgave:

Wat was het leven op aarde miljoenen jaren geleden?
Wat was het leven op aarde miljoenen jaren geleden?

Video: Wat was het leven op aarde miljoenen jaren geleden?

Video: Wat was het leven op aarde miljoenen jaren geleden?
Video: The Oldest Religion in the World: The Origin of Belief 2024, Maart
Anonim

Een sterke toename van het aantal biologische soorten, de "Cambrische explosie" genoemd, opende het Phanerozoïcum - het tijdperk van het "expliciete leven". Maar ook het 'geheime' leven in het vorige tijdperk was zeer divers, waardoor onder andere gigantische vormen ontstonden. Het ontdekken van de geheimen van deze ongelooflijk oude fauna werd mogelijk gemaakt door ontdekkingen in Rusland.

De eerste sporen van macroscopische, zachte meercellige wezens, die zorgvuldig konden worden toegeschreven aan het Precambrium, werden gevonden in de jaren 1860 in de regio Newfoundland. In de 20e eeuw werden belangrijke vondsten gedaan in Namibië en Australië. Op het grondgebied van ons land werden afzonderlijke fossielen gevonden in de kern gewonnen uit putten (Oekraïne, Krim, Oeral).

Dit waren kleine afdrukken die leken op schijven of cakes, die niet eens onmiddellijk werden herkend als afdrukken van levende wezens: sommigen dachten dat we het hadden over sporen van geologische processen. Het probleem was dat het aanvankelijk niet mogelijk was om de leeftijd van het gesteente betrouwbaar te bepalen, en sommige onderzoekers schreven de vondsten toe aan het Cambrium, Sillurium of Ordovicium.

Zekerheid verscheen pas in 1957, toen de afdrukken van een schepsel genaamd charnia, gevonden in Groot-Brittannië, ondubbelzinnig werden gedateerd in het Precambrium.

Vendiaanse fauna
Vendiaanse fauna

Het is niet alleen interessant alleen het feit van de ontdekking van de overblijfselen van een grote groep Precambrische dieren, maar ook het feit dat hun uiterlijk en structuur buitengewoon ongewoon bleek te zijn, alsof ze het over buitenaards leven hadden. Maar dit leven, genaamd de Vendian, of Ediacaran, biota, werd de eerste massale verschijning van meercellige organismen in het fossielenbestand, dat meer dan 600 miljoen jaar geleden in de oceaan leefde.

De geschiedenis van de meest uitgebreide en unieke locatie van voetafdrukken van de Vendiaanse fauna begon in 1972, toen student-stagiair AV Stepanov verschillende voetafdrukken van organismen vond op het Onega-schiereiland aan de monding van de Syuzma-rivier (regio Archangelsk) en de vondst afleverde aan het Geologisch Instituut van de ANSSSR.

Een medewerker van het instituut, professor B. M. Keller, bekeek de prenten en constateerde hun gelijkenis met de prenten van de Precambrische fauna uit Namibië. Al snel werd er een expeditie gestuurd naar de kusten van de Witte Zee, door de struiken van Syuzma. Het was niet mogelijk om iets te vinden op de plaats van de vondsten die de student had gedaan, maar ongeveer vijf kilometer stroomopwaarts stuitte de expeditie op een rots op een steile oever.

Op uitstekende zandsteenblokken werden nieuwe afdrukken gevonden. Het volgende jaar, op de steile 15 meter lange "muur" van de ontdekkers, werd een nieuwe expeditie vervangen, waaronder N. M. Chumakov en de auteur van deze regels.

Liegen en kruipen

Afbeelding
Afbeelding

Alles wat we weten over de Vendiaanse fauna is tot ons gekomen in de vorm van dunne reliëfs op het oppervlak van de zandsteen. Er zijn zowel negatieve als positieve voorstellingen van deze wezens.

Wend was het rijk van de symmetrie met drie stralen. Tribrachidium is een klassiek voorbeeld van zo'n wezen (foto hieronder). Bij afwezigheid van natuurlijke vijanden (vertegenwoordigers van de Vendiaanse fauna aten elkaar niet op), lag het tribrachidium vredig op de bodem en om de microdeeltjes van voedingsstoffen die door de stroom van verschillende kanten werden meegevoerd niet te missen, kreeg het drie mondopeningen. Vervolgens kwam voedsel via de drie takken van de darm het lichaam binnen.

Een ander type dieren in Vendian bestond uit organismen met een bilaterale structuur, maar in tegenstelling tot latere dieren zoals trilobieten, hadden de rechter- en linkerdelen van de lichamen van Vendiaanse wezens geen perfecte symmetrie.

Ze werden gekenmerkt door de zogenaamde grazing-reflectiesymmetrie, wanneer tegengestelde "stralen" tegenover elkaar worden geplaatst in een "dambordpatroon". De onderste foto toont een afdruk van het Dickinsonia-dier. In sommige organismen van dit type, bijvoorbeeld in Andiva, is cephalisatie duidelijk zichtbaar - isolatie van het hoofdgebied, waarschijnlijk met gevoelige cellen.

Beschermd door ijs en krijt

De klif aan de oever van de rivier werd voor ons een venster op het onvoorstelbaar verre verleden. Ik kwam er meerdere jaren achter elkaar en elk jaar gaf ik ons nieuwe vondsten. In het voorjaar scheurde het smeltende ijs van de kust nieuwe zandplaten met afdrukken van het Vendiaanse tijdperk. Dit alles was de eerste keer in Rusland - in zo'n hoeveelheid, in zo'n complexiteit en in zo'n verscheidenheid.

Het leek erop dat het na ongelooflijk wetenschappelijk succes moeilijk was om iets meer te verwachten. Maar we besloten niettemin om rond te kijken: de Witte Zee is groot - plotseling zullen er nieuwe veelbelovende locaties aan de kust zijn. De keuze viel op het Wintergebergte, gelegen op ongeveer 200 km van de zeeroute vanaf Syuzma. Hier waren de ontsluitingen geen stuk van een rivieroever van 10-15 m hoog, maar afzettingen van klei- en zandsteenlagen met een schijnbare dikte van ongeveer 120 m die op het oppervlak uitstaken. m.

Het tijdperk waarin we leven wordt gekenmerkt door een ongewoon laag niveau van de oceaan: een grote hoeveelheid water is gebonden door poolkappen. In warmere en langere tijden was er zoveel water dat er geen land meer was tussen de huidige Zwarte en Witte Zee.

Groeten van voorouders

Afbeelding
Afbeelding

Een van de meest veelbelovende hypothesen betreft een Vendiaans dier genaamd Ausia fenestrata - er kwamen slechts 2 afdrukken van de oevers van de Witte Zee (twee soortgelijke afdrukken werden gevonden in Namibië).

Fenestrata betekent "gefenestreerd", en inderdaad, volgens de prenten, werd het uiterlijk van dit dier oorspronkelijk hersteld als een soort tas, waarvan het oppervlak bezaaid is met grote gaten. Het zag eruit als een spons, maar de grootte van de gaten was niet erg consistent met deze hypothese. Later kwam er een andere gedachte: wat als de prent niet het volledige uiterlijk van het dier zou behouden, maar slechts een deel ervan? De zak met "vensters" leek opvallend veel op de kieuwmand van chordaten zoals ascidians, behorend tot het tunicata-type (manteldieren).

Bij Tunicats is de mand van binnen bedekt met een tuniekachtige schaal, bestaande uit een substantie die lijkt op cellulose. Ascidianen zijn verwant aan lancet - primitieve akkoorddieren die worden gevonden aan de basis van de boom van alle gewervelde dieren, inclusief natuurlijk de mens.

Dus als de hypothese met betrekking tot de verwantschap van Ausia fenestrata met de manteldieren correct is, betekent dit dat we in sedimenten van 550 miljoen jaar oud een evolutionaire tak hebben betast die van de Vendiaanse fauna naar de mens gaat.

En 25.000 jaar geleden was de Russische vlakte bedekt met ijs tot de breedtegraad van Kiev - het was een enorme massa die constant van bovenaf bevroor. En de aardkorst begon te buigen onder het gewicht van het ijs. Toen het ijs wegging, begon het tegenovergestelde proces: alsof hij "opsprong", begon de korst omhoog te puilen en de bodem van de oude oceanen naar de hemel te tillen.

De winterbergen, waar we aankwamen, groeien nog steeds omhoog en heffen steeds hogere lagen klei en zand op die zich ooit op de bodem hadden opgehoopt. En hier is wat interessant is: op sommige plaatsen worden bijna kilometer lange lagen van deze afzettingen doorboord door kimberlietpijpen - ventilatieopeningen waardoor magma naar de oppervlakte ontsnapte.

Deze openingen zijn gevuld met gedeeltelijk omgesmolten, gedeeltelijk gewijzigde oude materie. En daarin liggen, vreemd genoeg, blokken kalksteen, die niet in de wijk liggen. En in de blokken - fossielen met de Cambrische en Ordovicische fauna. Waar komt dit allemaal vandaan?

Het antwoord bleek eenvoudig: over de klei-zandlagen verzamelden zich gedurende miljoenen jaren andere sedimenten uit de latere oceanen, maar al deze sedimenten werden vervolgens weggevreten, waarbij individuele fragmenten van de kalkhoudende bodem in kimberlietpijpen werden bewaard. Brokken kalksteen vielen daar na te zijn opgeworpen door een vulkanische explosie. Na de bodemsedimenten van de Cambrische en de Ordovicium-zee te hebben vernietigd, heeft de natuur voor ons de sedimenten van de Precambrische oceaan blootgelegd.

Bovendien zijn de oude lagen waarin klei en zandsteen elkaar afwisselen, vanwege het feit dat deze afzettingen miljoenen jaren lang door andere rotsen zijn bedekt, zeer vers: de klei heeft zijn elasticiteit niet verloren, er zijn geen sporen van sterke vervormingen en daarom het Wintergebergte eindigde als een unieke locatie met dunne en duidelijke afdrukken van de Vendiaanse fauna.

Ascidia en haar
Ascidia en haar

Ascidia en zijn "mand"

Schroot als kennisinstrument

Toen we begonnen met het onderzoeken van de Vendiaanse biota (trouwens, de term 'Vendiaan' werd in 1952 voorgesteld door academicus BS Sokolov), hadden we slechts een paar voorbeelden van afdrukken van deze mysterieuze dieren. Dankzij expedities naar het Wintergebergte, die zelfs in de jaren negentig niet stopten, is er vandaag een verzameling van ongeveer 10.000 monsters verzameld in Rusland, en de prioriteit bij het beschrijven ervan behoort toe aan Russische paleontologen.

Dit is een verzameling van wereldbelang, die met name exemplaren van die dieren omvat, waarvan de afdrukken ook zijn gevonden in Newfoundland, de Oeral, Australië en Namibië.

Hoe werkt het zoeken naar vingerafdrukken? Ter hoogte van de klif steekt een zandstenen plaat uit. Het is niet duidelijk of er iets op staat of niet. Om daar achter te komen, is het noodzakelijk om enkele tonnen sediment met koevoeten en schoppen te verwijderen en een deel van het plaatoppervlak vrij te maken. Vervolgens wordt de plaat opengespleten en stuk voor stuk neergelaten.

Zware zandsteenblokken moeten op de rug worden gesleept. Beneden, op de oever, zijn fragmenten van de plaat genummerd en in elkaar gezet. Dan draaien ze het om. De afdrukken, indien aanwezig, bevinden zich aan de kant van de plaat die naar beneden was gericht. Maar ze zijn nog steeds niet te zien, omdat de zandsteen bedekt is met klei.

Nu moet je de klei met een borstel en water heel voorzichtig afwassen en de gewenste afdrukken vinden. De vondsten moeten gefotografeerd worden in de stralen van de ondergaande zon, zodat het reliëf bij weinig licht beter tot zijn recht komt. Al uit dit korte verhaal wordt duidelijk dat het extraheren van monsters fysiek zwaar werk is. Maar de barre omstandigheden van de expedities compenseren de waanzinnige opwinding van de ontdekkers die de kans kregen om in de mysterieuze pagina van de geschiedenis van het leven op aarde te kijken.

Ravijn
Ravijn

In een wereld van niet-duidelijkheid

Paleontologen die met Phanerozoïsche fauna werken, hebben vaak te maken met echte fossielen - schelpen, schelpen, tanden, botten, versteende eieren. De Vendiaanse fauna werd geboren vóór het tijdperk van actieve biomineralisatie, inherent aan het Cambrium.

De meeste van deze vreemde wezens hadden geen skeletten, geen harde schelpen, geen harde schelpen. Hun lichamen waren zacht, vaak kwallenachtig, en weinig soorten hadden een flinterdun rugschild of buisvormige chitineuze schede.

Het enige waar de fauna-specialisten van Vendian mee te maken hebben, zijn reliëfs op het gecementeerde zand, dat ooit het geleiachtige lichaam omhulde, dat bijna spoorloos verdween. Vandaar de ongelooflijke moeilijkheid om deze nummers te interpreteren. Hier zijn slechts enkele voorbeelden.

Een van de kenmerkende soorten afdrukken zijn de zogenaamde radiale-tandschijven. Aanvankelijk werden ze geïnterpreteerd als sporen van kwallenachtige organismen, die de overeenkomstige namen zoals "cyclomedusa" kregen. Er werd aangenomen dat deze kwallen niet vrij zwommen, maar constant op de bodem zaten (zoals sommige moderne soorten).

Deze interpretatie overheerste totdat ze bij de schijven afdrukken begonnen te vinden van enkele wezens die op een veer leken, waarna een heel ander beeld werd getekend: "cyclomedusa" zijn slechts sporen van de zogenaamde bevestigingsschijven. Het organisme ontwikkelde zich op de volgende manier: de larve zonk naar de bodem, de basis groeide, die geleidelijk werd bedekt met zand.

En al vanaf de basis groeide een stengel met zijtakken, met behulp waarvan het dier zich voedde. Toen het schepsel stierf, bleef de schijfafdruk vaker achter dan de stengelafdruk, hoewel de laatste cyclopische afmetingen kon bereiken voor primitieve fauna - tot 3 m hoog met een schijfdiameter van ongeveer 1 m.

kwallen
kwallen

Een ander schoolvoorbeeld is Dickinsonia. De afdrukken van dit wezen lijken op de bladeren van geaderde planten. Dus misschien is dit de plant? Of een paddestoel? Of iets anders? Als dit een dier is, waar gaat zijn mond dan open en waar is het anaal? De auteur van deze regels verdedigde de hypothese dat we het hebben over een vertegenwoordiger van de fauna, maar gedurende ongeveer twee decennia moest ik weerstand bieden aan het misverstand van veel collega's.

Een van mijn belangrijkste argumenten kwam neer op het feit dat de afdruk, die we meestal beschouwen als het spoor van het hele dier, eigenlijk alleen wordt gevormd door een dunne, papierachtige schaal waardoor de elementen van de interne structuur "doorschijnen" ". Tegelijkertijd zijn er verschillende afdrukken, die duidelijk laten zien dat iets als een halo, vergelijkbaar met een afdruk van zacht weefsel, zich buiten de geribbelde zone uitstrekt.

Het was echter mogelijk om eindelijk te bewijzen dat Dickinsonia alleen aan dieren toebehoort toen de sporen van kruipen van deze wezens werden gevonden en bestudeerd. De sporen van de bewegende buik zijn vager. Als aan het einde van het pad de Dickinsonia stierf, is het spoor van de schelp compleet anders - duidelijk. Dit is dus een dier: het bewoog onafhankelijk en nam blijkbaar voedsel van de bodem op in de vorm van bacteriën door het oppervlak van zijn buik.

Fractal en symmetrie eigenaardigheden

Een van de eerste exemplaren van de Vendia-fauna die door huiswetenschappers werd beschreven, was de Vendia. De afdruk werd gevonden in een kern van een put in de regio Archangelsk. Het dier had een bilaterale, tweezijdige lichaamsstructuur met duidelijke segmentatie, wat het mogelijk maakte om dit schepsel zelfs "naakte trilobiet" te noemen (echte trilobieten verschenen, zoals bekend, in het Cambrium).

Maar zelfs dan, B. M. Keller merkte op dat het linker- en rechterdeel van de segmenten niet tegenover elkaar staan, maar als het ware in een dambordpatroon. Dit fenomeen, dat ik "begrazingsreflectiesymmetrie" noemde, bleek veel voor te komen bij dieren uit Vendian, wat een ander mysterie is, aangezien niets van dien aard wordt waargenomen in het Cambrium.

Blijkbaar wordt zo'n vreemde symmetrie van bilaterale wezens geassocieerd met enkele eigenaardigheden van de groei en ontwikkeling van het organisme - misschien was er een zogenaamde spiraalvormige groei, kenmerkend voor bijvoorbeeld planten en bestaande uit afwisselende deling van een of andere groep van cellen.

In rangomorfen - veerachtige organismen van het cyclomedusa-type (ze werden hierboven besproken) - wordt niet alleen de symmetrie van de blikreflectie waargenomen, maar ook de fractaliteit van de structuur. Vanaf de hoofdstam strekken zich buisjes uit, die dan op dezelfde manier vertakken, en nieuwe takken vertakken weer.

Vendiaanse fauna
Vendiaanse fauna

Charnia is een van de al lang bekende vormen van de Vendiaanse fauna. Het behoort tot de zogenaamde veerachtige organismen en is hoogstwaarschijnlijk een dier dat een gehechte levensstijl leidde. Charnia, evenals enkele andere soortgelijke vormen, leken qua uiterlijk op varenstruiken die uit de zeebodem groeiden.

De vertakking van de vaten die zich vanaf de hoofdstam uitstrekken, had een fractale structuur, wat een van de karakteristieke kenmerken is van de Vendiaanse fauna. Er waren ook buisvormige wezens in de Vendian, die zich op dezelfde manier "vasthielden" aan de bodem.

Naast bilaterale wezens met glijdende reflectiesymmetrie, worden interessante organismen met symmetrie met drie stralen opgemerkt in de Vendian, die ook atypisch is voor latere tijdperken. Deze omvatten bijvoorbeeld de tribrachidium, waarvan de afdruk lijkt op een hakenkruis met drie stralen dat in een cirkel is gegraveerd (hoogstwaarschijnlijk zijn dit sporen van de kanalen van het spijsverteringsstelsel die naar de drie mondopeningen leiden).

Dit omvat ook ventogirussen - dit zijn eivormige wezens met een complex systeem van interne holtes op basis van drie kamers.

Koud voor de reuzen

Hoe meer gegevens over de diversiteit van de Vendiaanse fauna het fossielenbestand ons brengt, des te acuter is de vraag naar de plaats van de Vendiaanse biota op de evolutionaire boom. Wie waren de voorouders van dit verbazingwekkende waterleven, en kun je zijn afstammelingen vinden tussen de dieren van latere tijdperken?

Het is duidelijk dat Vendiaanse organismen niet de eerste meercellige dieren waren. In het National Glacial Park in Montana (VS) en in Australië zijn kettingen van afdrukken gevonden van meercellige wezens die 1600-1200 miljoen jaar geleden leefden. De afdrukken, die eruitzien als een ketting van kleine kralen, zijn vermoedelijk afkomstig van een koloniaal zeedier van het type hydroïde poliep.

Dit leven is een miljard jaar ouder dan de Vendian, maar … er zijn nog geen andere pre-Vendian sporen van meercellige organismen gevonden, vooral geen voorouderlijke vormen. Dit doet ons denken dat de opkomst van meercelligheid bij dieren misschien niet een eenmalige evolutionaire sprong was, maar een soort strategie. Zelfs vandaag de dag zijn er bijvoorbeeld enkele flagellate protozoa, die ofwel als afzonderlijke eencellige organismen leven, of zich verzamelen in kolonies die als een enkel organisme fungeren. Als de spons op een zeef in afzonderlijke cellen wordt gewreven, kunnen de cellen weer samenkomen.

Er werden zelfs experimenten uitgevoerd waarbij, wanneer de parameters van de omgeving (temperatuur, zoutgehalte) veranderden, de cellen van het embryo van een meercellig organisme uiteenvielen en eencellig werden. Het is dus mogelijk dat er geen continue afstamming is van meercellige organismen van "kralen" van Montana tot de Vendiaanse fauna, maar er kunnen generaties eencellige vormen tussen liggen.

Vendiaans gigantisme vindt waarschijnlijk zijn verklaring in de bijzondere natuurlijke omstandigheden van die omgeving en die tijd. Het feit is dat de rijkste plaatsen van deze fauna worden gevonden waar carbonaten zich niet op de bodem hebben opgehoopt. En dit is een eigenschap van koudwaterbekkens - daarin zijn de belangrijkste sedimenten slib, klei en zand.

Koud water bevat meer zuurstof, het vermengt zich constant, waardoor de organische voedingsstoffen van de bodem naar boven komen. Vendiaanse dieren aten elkaar niet - ze absorbeerden microdeeltjes uit het water of uit de bodem, wat hen een lang leven gaf en het vermogen om zich tot grote vormen te ontwikkelen.

Hoogstwaarschijnlijk waren het echter de opwarming van de aarde en de vermindering van het aantal koude zeeën die het uitsterven van de Vendiaanse fauna hebben veroorzaakt. In het Cambrium zien we een heel ander leven - vooral aangepast aan het leven in water met een lager zuurstofgehalte. Maar het proces van biomineralisatie begon actief en dieren begonnen sterke skeletten, schelpen en schelpen te verwerven.

De vraag of er tegenwoordig onder de Cambrische dieren afstammelingen van de Vendiaanse fauna zijn, moet positief worden beantwoord, hoewel dit onderwerp van verhitte wetenschappelijke discussies blijft. In het bijzonder vinden we deze nakomelingen bij weekdieren, geleedpotigen, coelenteraten. Er zijn veel uitgestorven klassen van dieren die in het Cambrium leefden, maar hun wortels hebben in het Vendien.

Aanbevolen: