Кембрійський період

Матеріал з Вікіпедії — вільної енциклопедії.
Перейти до: навігація, пошук
Кембрійський період
Хронологія 541–485.4 млн років тому
Blakey 500moll.jpg
Середня концентрація кисню (O2) впродовж періоду бл. 12.5 %[1]
(63 % від сучасного рівня)
Середня концентрація вуглекислого газу (CO2) впродовж періоду бл. 4500 ppm[2]
(В 16 разів більше доіндустріального періоду)
Середня температура поверхні впродовж періоду бл. 21 °C[3]
(На 7 °C вище сучасного рівня)
Рівень моря (вище або нижче сучасного рівня, в метрах) Стабільно зростав з +30 м до +90 м[4]

Кембрійський період, Кембрій (рос. кембрийская система (период), кембрий, англ. Cambrian System, нім. Kambrium n) — перша система палеозойської ератеми, в стратиграфічній шкалі іде за рифеєм (вендом) і передує ордовицькій системі (періоду). Настав 541,0 ± 1,0 млн років тому, закінчився 485,4± 1,9 млн років тому[5]. Відклади кембрійського періоду є на всіх континентах.

У кембрії переважали процеси опускання, які викликали інтенсивне осадонакопичення в геосинклінальних поясах (Атлантичний, Урало-Монгольський і інш.), і на древніх платформах.

Корисні копалини[ред.ред. код]

Серед відкладів переважають карбонатні (вапняки і доломіт). У відкладах верхнього кембрію встановлені лагунні червоноколірні відклади. На корисні копалини кембрійські відклади відносно бідні в порівнянні з іншими системами. В кембрії сформувалися перші найбільші промислові родовища фосфоритів (Казахстан, Китай, Монголія). Відомі родовища нафти (Іркутський амфітеатр, Прибалтика, Хассі-Месауд в Алжирі). Промислове значення мають родовища кам'яної солі на Сибірській платформі, в США, Пакистані, Індії. Відомі родовища колчеданно-поліметалічних руд (Сибір), свинцю — в Північній Африці, марганцю — в Кузнецькому Алатау, бокситів (Східний Сибір).

Органічний світ[ред.ред. код]

На початку кембрійського періоду виникли організми, що володіли мінеральними скелетами («скелетна революція»). З'явилися всі типи тварин, відомі в даний час, за винятком мохуваток. Довгий час «вибухова» поява життя в кембрійському періоді ставила в глухий кут вчених. Відносно недавно була відкрита так звана едіакарська фауна, а також менш відомі хайнанська фауна і фауна Доушаньто, що належать до едіакарського періоду пізнього протерозою — древніші, але без жодних скелетних утворень і тому довгий час приховані від палеонтологів. Очевидно, багатоклітинне життя виникло не в кембрії, а суттєво раніше, а в кембрії організми «навчилися» будувати мінеральні скелети, які мають набагато більше шансів скам'яніти і зберегтися в товщах порід, ніж м'які тіла тварин.

Кембрій — час виникнення та розквіту трилобітів. Вони являють собою стародавню групу членистоногих тварин, найближче стоять до ракоподібних. Всі відомі представники класу трилобітів були морськими тваринами.

В основному кембрійська біота жила в морських басейнах. Існувала велика кількість трилобітів, гастропод, брахіопод, одночасно існували і тварини, яких важко віднести до якої-небудь відомої групи. Також були види, що належать до існуючих зараз типів, проте на сучасні зовсім не схожі зовні. Рифоутворюючими організмами були археоціати, що існували тільки в кембрії, і водорості, що виділяють вапняк. Судячи з усього, в кембрії виникли перші наземні тварини — черв'яки і багатоніжки. Також у цьому періоді з'явилися водорості, коралові поліпи, губки, головоногі молюски і членистоногі.

Початок цьому періодові поклав разючої сили еволюційний вибух, в ході якого на Землі вперше з'явилися представники більшості основних груп тварин, відомих сучасній науці. Границя між докембрієм і кембрієм проходить по гірських породах, в яких раптово з'являється дивна розмаїтість скам'янілостей тварин з мінеральними кістяками — результат «кембрійського вибуху» життєвих форм. Карта світу в кембрійський час сильно відрізнялася від сьогоднішньої. Поперек екватора розкинувся величезний материк Гондвана, що включав в себе частини сучасних Африки, Південної Америки, Південної Європи, Близького Сходу, Індії, Австралії й Антарктиди. Крім Гондвани, на земній кулі було ще чотири материки, що розташувалися на місці нинішніх Європи, Сибіру, Китаю і Північної Америки (але в сукупності з північно-західною Британією, західною Норвегією і частинами Сибіру). Північно-Американський материк того часу відомий під назвою Лаврентія.

Клімат[ред.ред. код]

В цю епоху клімат на Землі був тепліший, ніж у наші дні. Тропічні узбережжя материків облямовували гігантські рифи зі строматолітів, що багато в чому нагадували коралові рифи сучасних тропічних вод. Проте ці рифи потроху зменшувалися в розмірах, оскільки багатоклітинні тварини, що бурхливо розвивалися, активно їх поїдали. На суші в ті часи не було ні рослинності, ні ґрунтового шару, тому вода і вітер руйнували її набагато швидше, ніж нині. В результаті в море змивалася велика кількість опадів.

Загадка кістяків[ред.ред. код]

Тварини, поки в них ще не сформувалися тверді кістяки, дуже рідко зберігалися у виді скам'янілостей . Відповідно, інформації про них у нас вкрай мало. Але чому ж у такої кількості тварин кістяки розвинулися саме тепер, а не колись, у докембрії? Створюється враження, що для того, щоб в організмі тварини відкладалися мінерали, необхідні для формування кістяка, потрібна визначена кількість кисню. Можливо, концентрація кисню в атмосфері стала достатньою для цього тільки в ранньому кембрії. Перші кістяки складалися в основному з карбонату кальцію. Нові хижаки поїдали древні строматолітові рифи, а ті при руйнуванні викидали в воду океанів усе більше і більше кальцію, придатного для формування кістяків і мушель. Мушлі і панцири не тільки служили надійною опорою організмові тварин, але і захищали їх від хижаків, що з'явилися навколо в достатку. Твердіші кістяки дозволяли тваринам перейти до нового способу життя: вони змогли підніматися над донним мулом, а стало бути, і швидше пересуватися по морському дну. Як тільки у тварин розвинулися членисті кінцівки, їм стали доступні найрізноманітніші способи пересування, у тому числі ходьба і плавання. Щетинисті кінцівки підходили також для фільтрування їжі з морської води, а членисті ротові органи відкривали нові можливості для захоплювання здобичі.

«Кембрійський вибух»[ред.ред. код]

Кембрійський еволюційний вибух — одна з найбільших загадок в історії розвитку життя на Землі. Знадобилося 2,5 млрд років, щоб найпростіші клітини розвинулися в складніші еукаріотні клітини, і ще 700 млн років для виникнення перших багатоклітинних організмів. А потім, усього за якісь 100 млн років, світ виявився заселений неймовірними багатоклітинними тваринами. З тих пір за більш ніж 500 млн років на Землі не з'явилося жодного нового типу тварин. У кембрійський період на Землі існували величезні області, зайняті континентальним шельфом, або материковими обмілинами. Тут створилися ідеальні умови для життя: дно, покрите шаром м'якого мулу, і тепла вода. До того часу в атмосфері утворилося багато кисню, хоча його й було менше, ніж сьогодні. Розвиток твердих покривів призвів до появи нових життєвих форм, таких, як членистоногі. Тваринам знадобилися нові способи захисту від нових високоорганізованих хижаків. Покращилися засоби їхнього захисту — і вже хижакам довелося виробляти нові методи полювання, щоб перебороти опір жертви. Протягом кембрійського періоду рівень моря неодноразово підвищувався і знижувався. При цьому деякі популяції вимирали, а місця їх проживання займали інші тварини, яким, у свою чергу, приходилося пристосовуватися до нових умов життя. Згодом тварини кембрію освоювали все нові, більш і більш спеціалізовані способи харчування. Тваринний світ ставав різноманітнішим, і все більше видів тварин могло існувати пліч-о-пліч, не претендуючи на харчові ресурси сусідів. Ніколи більше на нашій планеті не буде такої кількості незайнятих екологічних ніш і настільки слабкої конкуренції між видами — іншими словами, настільки необмежених можливостей для експериментування з боку природи.

Бургесські глинисті сланці[ред.ред. код]

В 1909 р. американський палеонтолог Чарльз Дуліттл Уолкотт зробив одне з «відкриттів століття». У Канадських Скелястих горах, на висоті близько 2400 м, він знайшов невелику лінзу глинистого сланцю з величезною кількістю дуже дивних скам'янілостей м'якотілих тварин, багато з яких відмінно збереглися. Вони жили в ранньому кембрії на мулистому мілководді по сусідству з великим рифом. Очевидно, частина мулистого берега обвалилася і потягнула за собою цих тварин у глибоку донну западину, прихопивши по шляху декого з тих, хто жив у водній товщі над рифом; усі вони виявилися швидко поховані під товстим шаром мулу. Вчені думають, що бургесські сланці сформувалися на зорі кембрійського періоду. У них зустрічаються самі різноманітні види тварин, відсутні в древніших породах. Отут і артроподи, що плазували в мулі, поїдаючи детрит (органічні останки), і їхні родичі — активні плавці і добувачі корму фільтруванням води. Деякі членистоногі, що плавають, наприклад сіднейі, можливо, були хижаками. Інші тварини жили або на мулі, або в його товщі. Серед них можна виділити численні різновиди губок; на довгих відростках деяких з них селилися брахіоподи (плечоногі), щоб фільтрувати воду. Дивна колекція древніх тварин. Досліджуючи бургесські глинисті сланці, Уолкотт встановив у них близько 70 родів і 130 видів різних тварин. Багатьом з них він привласнив назви, взяті з місцевих прислівників північноамериканських індіанців. Так, «віваксія» означає «вітряний» — дуже підходяще визначення для цієї місцевості, а «одарая» походить від слова «одарай», що значить «конусоподібний». Самі тварини виявилися не менш дивними, чим їхні назви. Деяких з них ще можна віднести до якої-небудь сучасної групи тварин, однак більшість не мають нічого загального ні з якою іншою відомою нам істотою, що вимерла або нині живуча. Скажемо, у галлюцигенії, вкрай незвичайної істоти, були цибулеподібна голова і ряд шипів, що проходять уздовж спини. Опабінія мала п'ять очей — чотири з них на стеблинках — і довге гнучке рильце, яким вона, як видно, висмоктувала з морського дна детрит. Кінчик рильця опабінії роздвоювався і був увінчаний дивними відростками. Може бути, вона використовувала його як свого роду клішні для захоплювання їжі? Або відростки просто заштовхували їжу назад у рот, коли вона відтіля вивалювалася? Деякі тварини, схоже, мали риси, що властиві відразу декільком сучасним типам. Одонтогріфус, приміром, походив па плоского сегментованого хробака, але навколо його рота росли вусики, як у членистоногих, і безліч крихітних зубів. У нектокаріса голова і верхня частина тулуба були як у ракоподібних, а нижня частина тулуба і хвіст — як у хребетних тварин.

Експерименти природи[ред.ред. код]

Створюється таке враження, що в ході «еволюційного вибуху» кембрійського періоду природа не навмисно експериментувала з величезною кількістю самих різних життєвих форм. Правда, у підсумку лише далеко не всі з них дожили до наших днів. Протягом кембрію виникло безліч дивних типів і «проектів» будови тварин, що давно зникли з лиця нашої планети. Були в той час і багато добре знайомі нам групи тварин. По суті, до кінця кембрійського періоду з'явилися всі нинішні типи твердотілих тварин, за винятком лише одного. Так чому ж з тих пір еволюція не породила нові типи тварин? Може, у їхній генетичній структурі відбулися якісь зміни і вони втратили здатність до настільки швидкої трансформації? Або ж велика розмаїтість видів створила найсильнішу міжвидову конкуренцію, що залишає занадто мало можливостей для експериментаторства? Безсумнівно одне: у наші дні будь-яку екологічну нішу, що звільнилася, моментально заповнюють вже існуючі тварини, відмінно пристосовані до даного середовища проживання.

Життя в кембрійських морях[ред.ред. код]

Еволюційний вибух раннього кембрію породив на світ безліч різноманітних істот. Найважливіші з них — трилобіти, членистоногі тварини, багато в чому схожі на сучасних мечохвостів. Їхні тіла були покриті щитоподібними панцирами. Більшість ранніх трилобітів жили на морському дні, однак деякі плавали у воді над поверхнею дна і, цілком можливо, полювали на своїх родичів, що жили в мулі. У морській воді жило і безліч інших організмів. Вони утворювали харчовий ланцюг (послідовність живих істот, що служили їжею один одному), в основі якого знаходилися мільйони водоростей, що плавають, і мікроскопічних тварин. Деякі з них, наприклад форамініфери і примітивні креветки, що з'явилися ще в докембрії, поступово виробили тверді покриви. Морські хвилі переносили з місця на місце медуз і споріднених їм тварин, а до кінця кембрійського періоду в морях з'явилися і досить високоорганізовані хижаки — такі, як головоногі молюски (схожі на сучасних восьминогів і кальмарів) або примітивні панцирні риби. У донному мулі копошилися численні хробаки, що харчувалися падлом, примітивні молюски, схожі на сучасних блюдечок і морських равликів, а також брахіоподи — тварини з двостулковими мушлями, щось начебто двостулкових молюсків на стеблинці, що витягають їжу з навколишньої води. Над морським дном колихалися цілі ліси морських пер, що ретельно фільтрують воду, а в тихих водах жили тендітні склоподібні губки. До кінця періоду з'явилася безліч різних голкошкірих, у тому числі морські зірки і морські їжаки.

Зміни на рифах[ред.ред. код]

Хижаки ретельно руйнували древні докембрійські строматолітові рифи, однак за роботу вже взялися нові невтомні виробники вапняку. Це були археоціати, примітивні губкоподібні організми, що, однак, швидко поширилися по усім світі й еволюціонували в безліч різних видів. Археоціати, у свою чергу, раптово прийшли в занепад і цілком вимерли в середині кембрію, але на той час у морях з'явилися перші корали — правда, вони ще не почали будувати рифи. Кінець кембрію ознаменувався новою льодовиковою епохою. Рівень моря різко понизився. Це привело до знищення багатьох природних зон і, відповідно, вимирання багатьох видів тварин.

Викопні хордові тварини[ред.ред. код]

В них були хвостовий плавець з V-подібними групами м'язів і якась структура, що нагадує ротову частину безщелепної риби, із зубами з дентину й емалі, як у хребетних. До кінця періоду виникли і перші хребетні, так названі птераспідні риби. Крім усього іншого, у кембрії з'явилися перші хордові тварини, представники тієї самої групи, еволюція якої в остаточному підсумку привела до виникнення на Землі Людини. Усі хордові на якомусь етапі свого розвитку мають зяброві щілини і чітко відділену нервову трубку, що йде вздовж спини, по обі сторони якої розташовуються парні групи м'язів. Надалі навколо нервової трубки утвориться кістковий хребет або хребет, від чого вищі хордові одержали назву хребетних тварин. Частина такого хребта, що тягнеться за анальним отвором тварини, називається хвостом. Хордові також мають тверду хрящову струну (хорду), що проходить вздовж спини тварини на визначеному етапі його життєвого циклу. Хорда і донині є присутньою у зародків хребетних, включаючи людей. У кембрії приблизно існували три групи ранніх хордових. В усіх них була рибоподібна форма, а спинна нервова трубка переходила в довгий хвіст, що приводиться в рух V-подібними групами м'язів. Прямо за головою розташовувалися зяброві щілини. Схожі тварини живуть на Землі й у наші дні — що нагадують пуголовки, личинки асцидій і дорослі ланцетники. Першим кандидатом у предки всіх хордових можна вважати маленьку рибоподібну тварину пікайю з бургесських глинистих сланців. Зовні вона походило на ланцетника, з довгою твердою смугою вздовж усього тіла й окремих сегментів, що схожі на групи м'язів.

Трилобіти великі і жахливі[ред.ред. код]

Трилобіти були справжніми господарями кембрійських морів. Вони заривалися в товщу опадів, плазували по морському дну, борознили темні океанські глибини і плавали у верхніх шарах морів, пронизаних сонячним світлом. Багато хто з них поїдали останки мертвих тварин і детрит, що накопичувався в донних опадах, однак зустрічалися серед них і активні хижаки. Деякі трилобіти, можливо, полювали навіть на своїх родичів, що жили у відкладеннях морського мулу. Найбільші з трилобітів мали довжину понад 70 см, а самі маленькі не досягали і сантиметра.

Різновидності трилобітів[ред.ред. код]

Трилобіти зовні походили на сучасних «королівських крабів» (мечохвостів) — їхніх далеких родичів. Сама назва «трилобіти» означає «тричленні»: їхній панцир складалася з трьох секцій — центральної, або осьовий, і двох сплюснених бічних по обох її сторонах. Більшість трилобітів мало щитовидний головний відділ, гнучкий торакс (середню частину) зі зчленованих сегментів і плоский хвіст, найчастіше витягнутий у довгий хвостовий шип. Трапляються викопні трилобіти, що згорнулися в клубок, подібно мокрицям — можливо, так вони захищалися від ворогів. На кожнім сегменті тулуба трилобіта було по парі кінцівок. Ті з них, що розташовувалися біля рота, служили вусиками, якими вони щупали. На інших кінцівках кріпилися пір'ясті зябра для подиху, плавальні пластинки або ніжки для ходьби і спеціальні відростки, за допомогою яких їжа передавалася вздовж тіла до ротового отвору. Панцир часто був покритий борознами й опуклостями, що розбивали його на частини. У деяких трилобітів панцири поцятковані крихітними дірочками — можливо, у тих місцях, де колись росли волоски, що служили органами дотику або смаку.

Уламки минулого[ред.ред. код]

Подібно іншим членистоногим, у трилобітів був твердий зовнішній покрив, який їм періодично приходилося скидати (як при линьці), щоб рости. Скинуті трилобітами покриви відмінно зберігаються у викопному виді. Однак, щоб «линяти» було легше, у їхніх панцирах малися слабкі лінії, або шви. Поховані під шаром опадів панцири трилобітів, як правило, розколювалися по цих лініях, так що в цілому виді їх знаходять вкрай рідко. Розслідуючи «справу трилобітів». Як же ми довідаємося про спосіб життя трилобітів? Скажемо, рештки їхніх ротових частин і передніх ніжок дозволяють дещо дізнатися про те, як вони харчувалися. І все-таки — проковтували вони опади разом з живильними речовинами, що утримувалися в них, або поїдали детрит безпосередньо з морського дна? І як вони пересувалися? Свою здобич хижі трилобіти переслідували або підстерігали в засідці? Відповіді на деякі з цих питань можна одержати, вивчаючи скам'янілі відбитки — сліди, залишені трилобітами при пересуванні по дну. Пробираючи крізь товщу мулу, вони залишали за собою слід, схожий на «ялинку». А коли трилобіти відпочивали, у породі залишалися мітки, що нагадують сліди від копит.

Перші очі на Землі?[ред.ред. код]

Трилобіти були першими з відомих нам тварин з високорозвиненим зором. Можливо, зір допомагав їм вчасно зауважувати небезпечних хижаків. Подібно очам сучасних комах і ракоподібних, очі трилобітів були складними і складалися зі скупчень крихітних лінз. Лінзи ці виявилися досить міцними, щоб зберегтися у викопному виді. Розміри і форми очей трилобітів надзвичайно різноманітні. Були і зовсім сліпі трилобіти — можливо, тому, що жили вони в товщі донних відкладень або на великих глибинах, де мало світла. В одних трилобітів були панорамні очі, що давали широкий огляд. В інших очі розташовувалися з боків голови. У третіх вони були розміщені біля самої верхівки або навіть стирчали на стеблинках, так що тварини, імовірно, могли майже цілком зариватися в мул, але при цьому пильно стежити за можливою загрозою або здобиччю. Трилобіти, що вели активний спосіб життя мали випнуті очі в передній частині голови. Поля зору обох очей у них перехрещувалися, що дозволяло тварині точніше визначати відстань до об'єкта і розраховувати свою швидкість. Трилобіти, що плавають, обзавелися широкими і плоскими хвостовими щитами. У таких видів були легені панцири і безліч відростків, що збільшували поверхню тіла тварини — це допомагало йому триматися на плаву. Глибоководні види трилобітів використовували відростки для того, щоб підніматися над осадовим шаром, можливо, для витягу часток їжі з морської води.

Вимирання трилобітів[ред.ред. код]

Свого найвищого розквіту трилобіти досягли в ордовікський період, однак до кінця палеозойської ери, 225 млн років тому, вони цілком вимерли. Бурхливо еволюціонували молюски і риби навчилися розправлятися з ними, незважаючи на їхні панцири. До того ж вони успішно конкурували з трилобітами за харчові ресурси.

Заковані в «броню»[ред.ред. код]

Деякі трилобіти могли згортатися таким чином, щоб їх міцна «броня» цілком прикривала уразливішу черевну порожнину.

Див. також[ред.ред. код]

Примітки[ред.ред. код]

  1. Image:Sauerstoffgehalt-1000mj.svg
  2. Image:Phanerozoic Carbon Dioxide.png
  3. Image:All palaeotemps.png
  4. Haq, B. U. A Chronology of Paleozoic Sea-Level Changes // Science. — 322 (2008) (5898) С. 64–8. DOI:10.1126/science.1161648. PMID 18832639.
  5. International Commission on Stratigraphy: International Stratigraphic Chart (версія за серпень 2012)

Література[ред.ред. код]

Посилання[ред.ред. код]

Кембрій
Тереневій Відділ 2 Відділ 3 Фуронгій
Фортуній | Вік 2 Вік 3 | Вік 4 Вік 5 | Друмій | Гужангій Пайбій | Вік 9 | Вік 10