На этой неделе в Вашингтоне (США) началась TEDxDeExtinction, конференция, посвящённая восстановлению вымерших видов. В том, что сейчас, в принципе, можно восстановить, собрать по кусочкам генома какой-нибудь вымерший вид, сомнений уже нет: возможности молекулярной генетики безграничны и становятся, так сказать, всё безграничнее. Конференция привлекла внимание биологов всех видов, от биохимиков до экологов, а помимо них, ещё и целый ряд гуманитариев, включая юристов, социологов, специалистов по вопросам этики и даже художников.

Даже если нам удастся вызвать к жизни нескольких особей сумчатого волка, вряд ли это поможет восстановить вид целиком. (Фото John Carnemolla.)Однако, несмотря на эффектность и масштабность мероприятия, есть серьёзные сомнения в его целесообразности. Как пишет на сайте The Conversation Кори Брэдшоу (Corey Bradshaw), эколог и один из руководителей Центра климата и экологии Института окружающей среды при Аделаидском университете (Австралия), необходимость воскрешения вымерших видов считается едва ли не аксиомой. Однако стоит лишь задуматься над тем, так ли уж это нужно, как тут же становится очевидной сомнительность всей затеи.

Не будем брать в расчёт колоссальные технологические трудности, связанные с этим; допустим, дальнейший прогресс позволит их решить. Давайте задумаемся: в какую среду мы поместим воскресшие вымершие виды? Причиной вымирания в большинстве случаев служит как раз изменение привычной среды обитания животного, и если мы хотим вернуть к жизни динозавра, то должны приготовить для него какой-нибудь Парк юрского периода, иначе доисторическая рептилия долго не протянет. Собственно говоря, не нужно даже углубляться в прошлое: наши сегодняшние коралловые рифы будут вымирать до тех пор, пока теплеют моря и загрязняется вода, и никакие, даже самые совершенные методы генетического клонирования это не остановят.

С другой стороны, многие виды исчезают потому, что утрачивают генетическое разнообразие, которое, как известно, позволяет виду гибко приспосабливаться к среде. У многих вымирающих видов генетическое разнообразие меньше, чем у невымирающих. Жизнеспособная популяция должна включать сотни и тысячи особей с индивидуальными генетическими наборами, и если мы захотим создать такую популяцию, то как мы это сделаем?

В общем, нам следует различать задачи экологии и задачи молекулярной генетики. Восстановление живого мамонта, наверное, поможет в решении каких-то внутренних проблем молекулярной биологии, ответит на вопросы, связанные с индивидуальным развитием и чехардой молекулярных сигналов в клетке, но для экологии это будет совершенно бессмысленная работа. Стада вызванных из небытия мамонтов или динозавров, стаи дронтов — это что-то из репертуара Голливуда, подобно стаям зомби, призванных стараниями очередного безумного учёного.

Словом, учитывая колоссальную стоимость работ по клонированию, не лучше ли направить эти деньги на менее эффектные, но более эффективные меры по защите ныне живущих видов? Создание природоохранных зон, разработка новых систем очистки воздуха и воды, разработка более экологичного производства, наконец, экологическое образование населения могли бы принести природе больше пользы, чем грёзы о «мамонтах из пробирки».

Источник: КОМПЬЮЛЕНТА

Разные виды зверей сильно различаются пропорциями тела: достаточно взглянуть на кошку, летучую мышь и тушканчика. Очевидно, внешний облик животных не в последнюю очередь зависит от того, как формируются кости и как этот процесс регулируется. Однако, как ни удивительно, это довольно долго оставалось загадкой для исследователей, и работа учёных из Гарвардской медицинской школы (США) — едва ли не первая, где сделана попытка детально, на клеточном уровне описать процесс увеличения костей.

Хондроциты в толще хряща (фото Dr. John D. Cunningham).Клетки, удлиняющие нам кости, называются хондроцитами. В действительности они являются клетками хряща, составляя как бы форму и фундамент, на который потом будет накладываться твёрдый минеральный состав. Увеличение кости в длину, очевидно, происходит из-за деления хондроцитов, но также и из-за увеличения размеров самих клеток. Кимберли Купер и его коллеги решили проверить, как именно рост кости зависит от увеличения размеров отдельных клеток. Для этого они использовали любопытный метод, который позволял оценить размеры клетки по концентрации макромолекул внутри неё. В зависимости от этой концентрации меняются свойства проходящего через клетку луча света, и эти изменения регистрируются специальным микроскопом.

В статье, опубликованной в Nature, описываются три стадии роста хондроцитов. На первом этапе в клетках поддерживается высокая концентрация макромолекул, но затем наступает фаза набухания, во время которой хондроциты напитываются жидкостью. В этот момент концентрация макромолекул падает и затем остаётся неизменной, хотя размер клетки продолжает увеличиваться (третья фаза).

Необычным тут оказалось то, что набухание клеток, насыщение их жидкостью — обычная черта растений, но не животных. Клетки животных, как правило, тщательно следят за балансом воды и растворённых в ней веществ, и содержание жидкости в них остаётся примерно одинаковым. И вот, как оказалось, набухание клеток есть и у животных, причём у грызунов этот период занимал 12 часов, в течение которого клетка стремительно увеличивалась в размерах. Это намного выгоднее и быстрее, чем синтезировать белки, жиры и углеводы и тем самым притягивать внутрь воду: достаточно просто «открыть шлюзы» и не тратить энергию на синтез макромолекул.

Третья же фаза, когда набухшая клетка растёт за счёт биосинтеза, по словам учёных, сильнее всего различается у разных видов животных и костей. «Растительная» фаза набухания лишь частично определяет различия в длине отдельных костей. Если же исследователи отключали инсулиноподобный фактор роста 1, важный сигнальный белок (от которого зависит в том числе развитие скелета и который влияет именно на третью фазу роста хондроцитов), то у мышей не только укорачивались ноги, у них ещё исчезали различия между клетками костей разных видов. То есть клетки большой берцовой кости, например, становились по размеру такими же, как клетки плюсневой кости.

Полвека учёные довольствовались информацией о том, что хондроциты непосредственно влияют на объём и размер костей, но про трёхфазный рост и необычную стадию набухания водой стало известно только сейчас. Правда, пока что всё равно не вполне понятно, почему, к примеру, у тушканчиков и кенгуру задние ноги огромные, а у крыс и коал они мало чем различаются по длине от передних конечностей. По-видимому, следующая забота учёных — это выяснение индивидуальных механизмов регуляции роста хондроцитов, от которых зависит длина конкретной кости у отдельно взятого организма.

Источник: КОМПЬЮЛЕНТА

Сотни миллионов лет назад моря кишели трилобитами — твердопанцирными существами, похожими на колючих тараканов. Поскольку экзоскелеты благосклонны к фоссилизации, мы довольно хорошо знаем, как выглядели их тела. А вот внутреннее устройство трилобитов по-прежнему остаётся загадкой.

Трилобит (врезка) имел сложный глаз с многочисленными хрусталиками. (Изображение Brigitte Schoenemann.)Теперь вы понимаете, насколько важно то исследование, о котором мы сейчас расскажем.

Считается, что трилобиты, подобно сегодняшним насекомым и ракообразным, обладали сложными глазами с несколькими хрусталиками, которые фокусировали свет на скоплениях чувствительных клеток, лежавших под ними. В результате изображение синтезировалось примерно так же, как на экране компьютера, то есть на каждый хрусталик приходился один «пиксел». Поскольку хрусталики были из кальцита, они часто окаменевали вместе с остальными частями экзоскелета. Сенсорные клетки, однако, распадались без следа.

Представьте себе изумление физиолога Бригитты Шёнеман из Боннского и Кёльнского университетов (ФРГ), когда она обнаружила такие клетки с помощью рентгеновской компьютерной томографии. Это побудило её привезти этот и некоторые другие образцы в Европейскую установку синхротронного излучения (Франция), где высокоэнергетическое рентгеновское излучение дало возможность ещё глубже заглянуть в глаза трилобитам. По словам учёного, это позволило ей восстановить всю зрительную систему вымершего животного.

Итак, что же внутри? Нечто вроде цветка, говорит г-жа Шёнеман. Под каждым хрусталиком круглые сенсорные клетки располагаются подобно лепесткам вокруг ромбовидного фоторецептора, регистрирующего тусклый свет, который пробивается сквозь толщу воды на дно древнего океана. Пространство между лепестками занимают пигментные клетки, из-за чего глаза трилобитов приобретали тёмно-карий оттенок.

Похожей структурой обладает современный мечехвост Limulus polyphemus. Выходит, зрительная система трилобитов была эффективной, раз эволюция не нашла причин от неё отказаться.

Возможно, тот же метод пригодится и для изучения других вымерших животных.

Результаты исследования опубликованы в журнале Scientific Reports.

Источник: КОМПЬЮЛЕНТА

742 карт. Масштаб 1:100 000

Топографические карты России. Диск №8. Масштаб 1:100 000 

Предполагается, что первые птицы появившиеся на нашей планете в меловом периоде, имели оперенье не только на крыльях, но и на ногах. Так у одного из представителей рода Sapeornis длинна перьев расположеных на ногах достигала 50мм.

Подробнее...

Первые птицы, по-видимому, летали и парили благодаря всем четырём оперённым конечностям, а не двум крыльям, как сегодня.

Sapeornis (фото Science / AAAS).Как известно, на задних конечностях птичьих динозавров микрораптора и синорнитозавра располагались длинные и крепкие перья. И специалисты не уверены, что ранние птицы отказались от этого дополнительного оперения, впервые поднявшись в небо мелового периода около 100 млн лет назад.

Сюй Син из Института геологии и палеонтологии провинции Шаньдун (КНР) и его коллеги обнаружили следы перьев на задних конечностях одиннадцати базальных птиц, относящихся к нижнемеловой биоте Цзехол. Некоторые из них сочтены перьями, которые использовались для полёта: они стоят перпендикулярно к кости ноги и испещрены прожилками, как у археоптерикса.

У одного экземпляра, отнесённого к роду Sapeornis, по крайней мере одно перо задней конечности имеет в длину более 50 мм. В целом перья задних конечностей короче, чем передних, но всё же их длина превышает 30 мм.

К сожалению, эти отпечатки ничего не говорят о том, как использовался задний набор перьев — то ли для парения, то ли для управления полётом, то ли для того и другого сразу. И столь небольшая выборка не доказывает, что четыре крыла были характерны для всех ранних пташек, считает палеонтолог Марк Норелл из Американского музея естественной истории (США).

Со временем место большинства перьев на ногах птиц заняли чешуйки. Но некоторые генетические мутации могут вновь обратить это покрытие в перья: например, порода «шёлковых» кур обладает оперёнными ногами. Кстати, один исследованный экземпляр из рода Yanornis уже имеет чешуйки на ногах ниже оперённой части. И современные птицы не полностью потеряли эту часть оперения — просто его меньше и используется оно для обогрева, а не для полёта.

Авторы полагают, что переход на два крыла позволил ранним птицам твёрже стоять на земле. Ах, если бы отыскать те первые следы...

Результаты исследования опубликованы в журнале Science.

Источник: КОМПЬЮЛЕНТА

Впервые учёные обнаружили микроорганизмы, живущие глубоко в океанической коре — в вулканических породах на дне моря. Эта кора в несколько километров толщиной покрывает 60% поверхностипланеты, то есть является самой масштабной средой обитания на Земле.

Работа с образцом (здесь и ниже фото авторов исследования).Тамошние микроорганизмы, по-видимому, в значительной степени зависят от водорода, который образуется, когда вода проходит через богатую железом породу. С помощью водорода они превращают углекислый газ в органические вещества. Этот процесс называется хемосинтезом. В отличие от него, при фотосинтезе для тех же целей используется солнечный свет.

Хемосинтез также способствует жизни в других глубоководных местах — например, в гидротермальных жерлах, но те ограничены континентальными шельфами, а океаническая кора гораздо больше. Если микроорганизмы и впрямь населяют её на всём протяжении, то это первая крупная экосистема на Земле, которая существует благодаря химической энергии, а не солнечному свету, отмечает ведущий автор исследования Марк Левер из Орхусского университета (Дания).

Образец базальта океанической коры (слева) и его микроскопический срез (справа), демонстрирующий изменения концентрации серы, которой питаются микроорганизмы.Океаническая кора образуется в срединно-океанических хребтах, расположенных между тектоническими плитами. Новорождённая порода (в основном базальт) выталкивается из мантии на морское дно и погребается под толстым слоем осадков. Хотя давно известно, что микроорганизмы живут в этом осадке и обнажённом базальте, который ещё не покрыт отложениями, происходящее в более глубоких частях коры оставалось загадкой.

В 2004 году г-н Левер отправился в экспедицию на борту американского исследовательского судна JOIDES Resolution для сбора образцов в одной из наиболее изученных областей океанической коры к западу от штата Вашингтон. «На этом корабле, как правило, ходят геологи, но на сей раз с нами было пять микробиологов», — вспоминает г-н Левер.

Группа, в которую входили учёные из шести стран, пробурила 265 м осадка и 300 м коры, получив образцы базальта, сформированного около 3,5 млн лет назад. В этих пробах учёные обнаружили гены микроорганизмов, которые метаболизируют соединения серы, а также вырабатывают метан.

Чтобы проверить, каким микробам принадлежат гены — живым или давно умершим, специалисты нагрели образцы породы до 65 °C в воде, богатой обнаруженными на дне моря химическими веществами. Со временем появился метан, то есть микроорганизмы продолжали жить и размножаться.

Г-н Левер убеждён, что это не «автостопщики» с поверхности, а подлинные жители коры. По его словам, сделано всё возможное, чтобы избежать загрязнения образцов.

Результаты исследования опубликованы в журнале Science.

Источник: КОМПЬЮЛЕНТА

Мы привыкли считать, что постельные клопы остались где-то в далёком прошлом: их проще встретить в произведениях русской литературы XIX века, чем в нашем времени. Между тем проблема клопов в последнее время становится всё более актуальной: эти паразиты напоминают о себе не с книжных страниц, а в самой что ни на есть реальности, причём не только в развивающихся, бедных странах, но и в развитых — например, в США.

Постельный клоп готовится закусить. (Фото Alex Wild.)Вот американские исследователи из Кентуккского университета и решили выяснить, в чём причина внезапного и растущего успеха постельных клопов. Самыми эффективными от этих паразитов считаются пиретроиды — синтетические аналоги природных инсектицидов пиретринов, которые содержатся в растениях рода пиретрум — например, в персидской ромашке. (С которой, в свою очередь, любитель русской литературы XIX века мог столкнуться в «Истории одного города», где это растение насаждалось среди населения именно как клопогонное средство.) Сейчас пиретроиды есть во всем известных «Москитолах» и «Фумитоксах». Новейшие поколения этих соединений сочетают высокую инсектицидную эффективность с почти полной безвредностью для других животных и человека, что и делает их столь популярными.

И вот эти самые пиретроиды нынче всё чаще оказываются бессильны против клопов. Чтобы узнать, в чём тут дело, исследователи сравнили гены клопов из двух десятков пиретроид-устойчивых популяций паразитов со всех концов США. Сравнивали их с представителями одной популяции из Лос-Анджелеса, которая пока не способна противостоять инсектициду. Собственно говоря, о причинах устойчивости можно было бы и так догадаться: появление неубиваемых насекомых по нынешним временам не такая уж новость. Как и у стойких к антибиотикам бактерий, тут всё сводится к генетическим мутациям, появлению новых вариантов генов и изменениям в активности уже имеющихся. Вопрос, однако, в том, что это за гены.

Как пишут исследователи в Scientific Reports, им удалось найти 14 генов, активность которых в устойчивых клопах значительно выше. Действие этих генов сосредоточено в экзоскелете и кутикуле насекомых: белки, кодируемые генами устойчивости, либо успевают обезвредить пиретроиды до того, как те начнут вредить клопам, либо вовсе запрещают ядам проникать сквозь покровы насекомых. Сами клопы не слишком мобильны, но творческий обмен генами между разными популяциями происходит благодаря человеку. Глобализация и инфраструктура позволяют контактировать клопам, разделённым тысячами и тысячами километров, которые они не преодолели бы без самолётов, поездов и склонности современного человека к путешествиям.

Это же объясняет и другой популяционно-генетический феномен из жизни клопов: бывает, что насекомые из разных районов одного города сильнее отличаются друг от друга по генам, чем популяции из разных городов. И это объяснимо: человек, живущий в центре Москвы, скорее прилетит «в гости» к клопам, живущим в центре Лондона, нежели наведается к тем, кто обитает в «примкадье».

В устойчивости клопов нет ничего необычного; удивительно лишь то, что у исследователей только сейчас дошли руки, чтобы выяснить генетические механизмы феномена. О том, сколько времени понадобилось паразитам, чтобы потерять чувствительность к инсектицидам, авторы работы не говорят, ибо не знают: возможно, отбор генов происходил сотню–другую лет, а может, для этого хватило пары десятилетий. А выход, по-видимому, тут один: продолжать совершенствовать инсектициды, повышая, к примеру, их способность проникать чрез кутикулу клопов.

Источник: КОМПЬЮЛЕНТА

2.6. Животный мир каменноугольного периода

    Каменноугольный период (359,2 ± 2,5 - 299,0 ± 0,8 млн. лет назад)

Рис. 2.6.1. Животные каменноугольного периода.Каменноугольный период, карбон делится на три части - ранний, средний и поздний (рис. 2.6.1).

Рис. 2.6.2. Каменноугольный периодВ первой половине карбона климат на большей части поверхности земной суши был почти тропическим. Громадные площади оказались заняты мелководными прибрежными морями, причем море постоянно заливало низменные береговые равнины, образуя там обширные болота. В этом теплом и влажном климате широко распространились девственные леса из гигантских древовидных папоротников и ранних семенных растений (рис. 2.6.2). Они выделяли массу кислорода, и к концу карбона содержание кислорода в атмосфере Земли увеличилось больше чем в два раза достигнув 35% против 15% в девоне (сейчас количество кислорода в земной атмосфере достигает 21%) [1].

Морской животный мир карбона характеризовался разнообразием видов. Чрезвычайно распространенными были фораминиферы, в частности фузулиниды с веретеновидными раковинами величиной с зерно.

В среднем карбоне появляются швагерины. Их шаровидная раковина была величиной с небольшую горошину. Из раковин фораминифер позднего карбона в отдельных местах образовались залежи известняков.

Среди кораллов еще встречались немногочисленные роды табулят, но начинали преобладать хететиды. Одиночные кораллы нередко имели толстые известковые стенки, Колониальные кораллы образовывали рифы.

В это время интенсивно развиваются иглокожие, в частности морские лилии и морские ежи занимавшие 4% всех родов карбона. Многочисленные колонии мшанок иногда образовывали мощные известняковые отложения. 

Рис. 2.6.3. Наутилус.Чрезвычайно развились плеченогие моллюски их разнообразие достигло 11% всех родов карбона. В частности продуктусы, по приспособляемости и географическому распространению намного превосходившие всех встречающихся на Земле плеченогих. Величина их раковин достигала 30 см в поперечнике. Одна створка раковины была выпуклой, а другая — в виде плоской крышечки. Прямой удлиненный замочный край часто имел полые шипы. У некоторых форм продуктусов шипы в четыре раза превышали диаметр раковины. С помощью шипов продуктусы держались на листьях водных растений, переносивших их по течению. Иногда своими шипами они прикреплялись к морским лилиям или водорослям и жили возле них в висячем положении. У рихтофений одна створка раковины преобразовалась в рог длиной до 8 см.

Рис. 2.6.4. Аммонит.По-прежнему доминируют головоногие (8% всех родов). В каменноугольный период почти полностью вымирают наутилоидеи, за исключением наутилусов, но не смотря на это они занимали до 4% всех родов. Оставшийся род, распавшийся на 5 групп (которые были представлены 84 видами), дожил до нашего времени (рис. 2.6.3). Продолжают существовать ортоцерасы, раковины которых имели резко выраженное внешнее строение. Роговидно согнутые раковины циртоцерасов почти не отличались от раковин их девонских предков. В карбоне подкласс головоногих пополнился новым отрядом – белемнитами (2% всех родов). Это безраковинные моллюски, похожие на современных кальмаров, но не относящихся к ним. Также в карбоне появились первые осьминоги, но они встречались еще очень редко. Аммониты (рис. 2.6.4) были представлены двумя отрядами— гониатитами и агониатитами, как и в девонском периоде двустворчатые моллюски — одномышечными формами. Среди них — множество пресноводных форм, населявших карбоновые озера и болота.

Появляются первые наземные гастроподы — животные, дышавшие легкими.

Трилобиты достигли значительного расцвета в ордовикский и силурийский периоды. В каменноугольный период сохранились лишь немногочисленные их роды и виды.

К концу каменноугольного периода трилобиты почти полностью вымерли. Этому способствовало то, что головоногие моллюски и рыбы питались трилобитами и потребляли ту же пищу, что и трилобиты. Строение тела трилобитов было несовершенным: панцирь не защищал брюха, конечности были небольшими и слабыми. Трилобиты не имели органов нападения. Некоторое время они могли защищаться от хищников, свертываясь наподобие современных ежей. Но в конце карбона появились рыбы с мощными челюстями, разгрызавшими их панцирь. Поэтому от многочисленного типа сохранился только один род.

Рис. 2.6.5. Представитель евгенеодонтов.Кистеперые рыбы составляют в карбоне 11% всех родов, при этом расклад примерно такой: 5% - тетраподоморфы, не пошедшие путем освоения суши, еще 5% - целаканты, а оставшийся 1% - жалкие остатки девонского многообразия двоякодышащих. В карбоне четвероногие вытеснили двоякодышащих почти из всех экологических ниш.

Рис. 2.6.6. Эдестус.В морях и реках кистеперых рыб сильно потеснили хрящевые рыбы. Теперь их уже не считанные роды, как в девоне, а 14% всех родов. Самый большой подкласс хрящевых рыб – пластичатожаберные (9% всех родов), самый большой надотряд пластинчатожаберных – акулы (6% всех родов). Но это совсем не те акулы, которые плавают в современных морях и океанах однако по сравнению с другими группами рыб, они представляли собой самых совершенных хищников. Самый большой отряд акул карбона – евгенеодонты (3% всех родов рис. 2.6.5). Самая интересная особенность этого отряда – зубная спираль – длинный мягкий вырост на нижней челюсти, усеянный зубами и обычно свернутый в спираль. Возможно, во время охоты эта спираль выстреливалась изо рта, как «тещин язык», и то ли хватала добычу, то ли резала ее, как пила. А может, она была предназначена для чего-то совсем другого. Впрочем, далеко не у всех евгенеодонтов зубная спираль выражена во всей красе, у некоторых евгенодонтов вместо зубной спирали присутствовали зубные дуги (одна или две), которые вообще непонятно зачем нужны. Характерный пример – эдестус (рис. 2.6.6). Евгенеодонты были крупными рыбами - от 1 до 13 м, камподус стал крупнейшим животным всех времен, побив девонский рекорд дунклеостея (рис. 2.5.5). Впрочем, гелокоприон был всего на метр короче. 

Рис. 2.6.7. Симмориида.Второй большой отряд акул карбона – симморииды (2% всех родов, рис. 2.6.7). Сюда входит стетакант, уже знакомый нам по девонскому обзору. Симморииды были относительно небольшими акулами, не более 2 м в длину.

Третий и последний, заслуживающий упоминания, отряд акул карбона – ксенакантиды (рис. 2.6.8). Это были умеренно крупные хищники, от 1 до 3 м.

Рис. 2.6.8. Представитель ксенакантид.В отдельных случаях зубы акул и плавниковые типы переполняют каменноугольные отложения. Это свидетельствует, о том, что каменноугольные акулы жили в любой воде. Зубы зазубренные, широкие, режущие, бугристые, так как акулы питались разнообразнейшими животными. Постепенно они истребили примитивных девонских рыб. Ножевидные зубы акул легко разгрызали панцирь трилобитов, широкие бугристые зубные пластинки хорошо раздробляли толстые раковины моллюсков. Пиловидиые, заостренные ряды зубов позволяли акулам питаться колониальными животными. Формы и размеры акул были такими же разнообразными, как и способ их питания. Одни из них окружали коралловые рифы и с молниеносной быстротой преследовали свою добычу, другие же неторопливо охотились на моллюсков, трилобитов либо зарывались в ил и подстерегали добычу. Акулы с пиловидным выростом на голове искали жертв в зарослях морских водорослей. Крупные акулы часто нападали на более мелких, поэтому у некоторых из последних для защиты в ходе эволюции возникли плавниковые шипы и накожные зубы.

Акулы интенсивно размножались. Это в конечном итоге привело к перенаселению моря этими животными. Были истреблены многие формы аммопитов, исчезли одиночные кораллы, представлявшие для акул легкодоступную питательную пищу, значительно сократилось число трилобитов, погибли все моллюски, имевшие тонкую раковину. Лишь толстые раковины спириферов не поддавались хищникам.

Сохранились и продуктусы. Они защищались от хищников длинными шипами.

Рис. 2.6.9. Каменноугольные наземные животные ирастения.
1 — древовидный плаун лепидодендрон; 2 — стрекоза; 3 — древовидный плаун сигиллярия; 4 — лепоспондильное земноводное диплокаул; 5 — насекомое диктионеврида; 6 — артроплеврида; 7— хвощ; 8 — таракан; 9 — паук; 10 — скорпион.Другой большой подкласс хрящевых рыб – цельноголовые (5% всех родов карбона). Это небольшие рыбы, похожие на современных химер, но более разнообразные.
Кроме этих основных классов рыб, в карбоне существовали более мелкие - класс лучеперых рыб и (7-18 см) и акантод (до 30 см).

    В пресноводных бассейнах каменноугольного периода жило множество эмалевочешуйчатых рыб. Некоторые из них прыгали по илистому берегу, наподобие современных рыб-прыгунов. Спасаясь от врагов, насекомые покинули водную среду и заселили сушу сначала вблизи болот и озер, а затем — горы, долины и пустыни каменноугольных материков.

Рис. 2.6.10. Меганевра.В озерах каменноугольного периода появляются – членистоногие (ракообразные, скорпионы, насекомые) включающие в себя 17% всех родов карбона. Появившиеся в карбоне насекомые заняли 6% всех родов животных.

Насекомые карбона были первыми существами, поднявшимися в воздух, причем сделали они это на 150 млн лет раньше птиц. Первопроходцами стали стрекозы. Вскоре они превратились в "королей воздуха" каменноугольных болот. Затем их примеру последовали бабочки, мотыльки, жуки и кузнечики.

Карбоновые насекомые обладали признаками многих родов современных насекомых, поэтому отнести их к какому-либо одному известному нам теперь роду невозможно. Несомненно, предками насекомых каменноугольного периода были ордовикские трилобиты. У девонских и силурийских насекомых было много общего с некоторыми их предками. Они играли уже значительную роль в животном мире (рис. 2.6.9).

Обилие кислорода в воздухе позволило этим существам не формировать нормальную дыхательную систему, а пользоваться убогими трахеями и чувствовать себя ничуть не хуже, чем другие наземные членистоногие. Вопреки распространенному мнению, разнообразие насекомых в каменноугольном периоде было невелико, большинство из них были весьма примитивны. Единственный обширный отряд насекомых карбона – стрекозы. Представители самых малых из известных видов насекомых были 3 см в длину; размах крыльев у самых крупных (например, у стенодиктии) достигал 70 см, у древней стрекозы меганевры (рис. 2.6.2 рис. 2.6.10) — одного метра, а по массе примерно соответствовала современной вороне. Тело меганевры имело 21 сегмент. Из них 6 составляли голову, 3 — грудь с четырьмя крыльями, 11 — брюшко, конечный сегмент походил на шиловидное продолжение хвостового щита трилобитов. Многочисленные пары конечностей были расчленены. С их помощью животное и ходило, и плавало. Молодые меганевры обитали в воде, превращаясь во взрослых насекомых в результате линьки. У меганевры были крепкие челюсти и сложные глаза.

Рис. 2.6.11. Артроплевра.Из других насекомых каменноугольного периода заслуживают упоминания лишь загадочные шестикрылые palaeodictyoptera и еще нелетающие blattoptera, похожие на современных тараканов.

Второй большой класс членистоногих карбона – паукообразные (5% всех родов). Сюда входят три разных отряда «нормальных» пауков и один отряд скорпионов. Паукообразные карбона достигали очень больших размеров, рекорд (1 м вместе с хвостом) принадлежит скорпиону pulmonoscorpius.

    В это время (примерно 305 млн. лет назад) появляются появляются снокосцы которые одними из первых среди сухопутных организмов приобрели современный нам вид представлявшие восьминогие существа с сантиметровым тельцем принадлежавшие подотрядам Dyspnoi и Eupnoi, в то время как их кузены пауки и скорпионы ещё находились на довольно ранней стадии эволюции. [2]

Мечехвосты, начиная с ордовика влачившие жалкое существование в тени трилобитов, в карбоне сильно размножились и захватили примерно половину экологической ниши трилобитов (3% всех родов). Ракоскорпионы начали сдавать свои позиции, но очень медленно и постепенно, некоторые из них достигали в длину до 1,8 м.

Многоножки также постепенно сдавали позиции, хотя огромная артроплевра (рис. 2.6.11) достигала в размере до двух метров.

В верхнем каменноугольном периоде древние насекомые вымерли, их потомки были более приспособленными к новым условиям жизни. Прямокрылые в ходе эволюции дали термитов и стрекоз, эвриптерусы — муравьев. Большинство древних форм насекомых переходили к наземному образу жизни лишь в зрелом возрасте. Размножались они исключительно в воде. Таким образом, перемена влажного климата на более сухой для многих древних насекомых была катастрофой.

Рис. 2.6.12. Животные карбона.Среди насекомых каменноугольного периода отсутствуют пчелы и бабочки. Это понятно, так как в то время еще не было цветковых растений, чьей пыльцой и нектаром питаются эти насекомые.

Впервые появляются на материках девонского периода животные, дышащие легкими. Ими были земноводные занимавшие 11% всех родов (рис. 2.6.12).

Рис. 2.6.13. Панцироголовые (микрозавры)Жизнь земноводных тесно связана с водой, поскольку размножаются они лишь в воде. Теплый влажный климат карбона чрезвычайно благоприятствовал расцвету земноводных. Их скелеты еще не полностью окостенели, челюсти имели нежные зубчики. Кожа была покрыта чешуей. За низкий крышеобразный череп вся группа земноводных получила наименование стегоцефалов (панцироголовых). Выпученные глаза и ноздри первых земноводных располагались на самой макушке широкой и плоской головы. Такая "конструкция" оказывалась весьма полезной при плавании по водной поверхности. Спина у стегоцефалов была голой, а брюхо покрывала нежная чешуя. Они населяли неглубокие озера и болотистые места близ побережья. Некоторые из земноводных, возможно, подкарауливали добычу, наполовину погрузившись в воду — на манер нынешних крокодилов. Возможно, они походили на гигантских саламандр. Это были грозные хищники с твердыми и острыми зубами, которыми они хватали свою жертву. Большое количество их зубов сохранилось в виде окаменелостей. Размеры тела земноводных колебались от 10 см до 8м. Более крупные попрежнему охотились в воде, а их мелких собратьев (микрозавров) привлекало изобилие насекомых на суше. У большинства из них было четыре ноги с короткими пальцами, некоторые имели когти, позволявшие им лазить по деревьям. Появляются и безногие формы. В зависимости от образа жизни земноводные приобрели тритоновидную, змеевидную, саламандровидную формы (рис.2.6.13). Возможно, многие из них всю свою жизнь проводили, зарывшись в ил. Микрозавры походили скорее на небольших ящериц с короткими зубами, которыми они раскалывали покровы насекомых.             

Рис. 2.6.14. Темноспондилы.Самой большой подгруппой земноводных были темноспондилы (6% всех родов карбона). Раньше их вкупе с антракозаврами называли лабиринтодонтами, позже выяснилось, что необычное строение зубов у антракозавров и темноспондилов сформировалось независимо. Темноспондилы (рис. 2.6.14) похожи на современных тритонов и саламандр, самые крупные достигали в длину 2 м.

Другой большой группой земноводных карбона являлись лепоспондилы (тонкопозвонковые), к ним относится 5% всех родов каменноугольного периода. Эти существа полностью или частично утратили конечности и стали похожи на змей. Размеры их составляли от 15 см до 1 м.             

Рис. 2.6.15. ЭдафозаврК концу каменноугольного периода в необозримых лесах появилась новая группа четвероногих животных. В основном они были невелики и во многом походили на современных ящериц, что неудивительно: ведь это были первые па Земле пресмыкающиеся (рептилии или если быть точнее рептилиоморфы - занимавшие 13% всех родов). Их кожа, более влагонепроницаемая, чем у земноводных, давала им возможность всю свою жизнь проводить вне воды. Корма для них имелось предостаточно: черви, многоножки и насекомые пребывали в их полном распоряжении. Спустя сравнительно короткое время появились и более крупные рептилии, которые стали поедать своих меньших сородичей. [3]

Необходимость возвращаться в воду для размножения у рептилий отпала. Вместо того чтобы метать мягкие икринки, из которых вылуплялись плавающие головастики, эти животные начали откладывать яйца в жесткой кожистой оболочке. Вылупившиеся из них детеныши являли собой точные миниатюрные копии своих родителей. Внутри каждого яйца имелся маленький мешочек, наполненный водой, где размещался сам зародыш, еще один мешочек — с желтком, которым он питался, и, наконец, третий мешочек, где накапливались испражнения. Этот амортизирующий слой жидкости предохранял также зародыша от ударов и повреждений. В желтке содержалось много питательных веществ, и к тому времени, когда детеныш вылуплялся, ему уже не требовался водоем (вместо мешочка) для дозревания: он был уже достаточно взрослым, чтобы самому добывать себе пищу в лесу.            

    Все рептилиоморфы можно разделить на четыре групы. К первой группе (6% всех родов) относятся все синапсиды единственной группой которых являлись пеликозавры разделившиеся в пермском периоде на несколько групп. По меркам каменноугольного периода это были весьма продвинутые животные, у них уже были нормальные ноздри и уши (не ушные раковины, а слуховые аппараты внутри головы). Наиболее характерный представитель первых пресмыкающихся относящихся к группе синапсид был — эдафозавр (рис. 2.6.15). Он напоминал огромную ящерицу. На спине у него имелся высокий гребень из длинных костяных шипов, соединенных между собой кожистой перепонкой с помощью которого он согревался на солнце. Эдафозавр был травоядным ящером и жил вблизи каменноугольных боло [4]. Некоторые из них достигали 3,5 м в длину, их масса достигала 300 кг. Другой группой синапсид появившихся в конце каменноугольного периода и заслуживающих упоминания были сфенакодонты. Это были хищники, первые среди четвероногих отрастившие по углам челюстей мощные клыки. В карбоне из этого семейства был известен только макромерион (Macromerion). Сфенакодонты – наши далекие предки, от них произошли все млекопитающие. Размеры их составляли от 60 см до 3 м. Другими менее крупными представителями синапсид являлись варанопиды, особенностями анатомии больше напоминали современных варанов, чем ящериц, но при этом к варанам они не имели никакого отношения, это все фокусы параллельной эволюции (их размеры в карбоне достигали 50 см) и самый многочисленный из синапсидов - офиакодонтов (50 см – 1,3 м).

Рис. 2.6.16. Эогиринус.    На втором месте (4% всех родов) антракозавры – наиболее примитивные рептилиоморфы, возможно, предки всех остальных групп. У них еще не было барабанной перепонки в ушах, а в детстве они, возможно, еще проходили стадию головастика. У некоторых антракозавров был слабо выраженный хвостовой плавник. Размеры антракозавров составляли от 60 см до 4.6 м (крупнейшим пресноводный хищник карбона среди которых являлся эогиринус (рис. 2.6.16).

Рис. 2.6.17. Представитель завропсидов - петролакозавр. Третья большая группа рептилиоморфов – завропсиды (2% всех родов карбона). Это были небольшие (20-40 см) ящерицы, уже без кавычек, в отличие от ящероподобных синапсид. Hylonomus являлся – далеким предком всех черепах, а petrolacosaurus (рис. 2.6.17) – далекий предок всех остальных современных пресмыкающихся, а также динозавров и птиц.

    Отдельным представителем рептиломорфов являлся соледондозавр, достигавший 60 см в длину. [5]

Животный мир карбона

<< Животный мир девона<<

|>> Животный мир перми>>

А.С.Антоненко

Для понимания ситуации на поверхности экзопланеты важно не только то, близка ли она к светилу, значение имеет и её атмосфера: скажем, при её плотности в пять раз выше земной и таком же составе Марс имел бы климат, лучше подходящий для нашей жизни, чем на самой Земле. И астрономы по мере возможностей телескопов и спектрографов пытаются узнать, каковы они — атмосферы экзопланет — если не по плотности, то хотя бы составом. На сей раз внимание учёных мужей привлекли планеты-гиганты.

Система HD 218396 оказалась насыщенной огромными телами со странными атмосферами. (Здесь и ниже иллюстрации Ben Oppenheimer et al.)Астрономы под руководством Бена Оппенгеймера (Ben Oppenheimer) из Американского музея естественной истории обратились к системе HR 8799 (она же HD 218396), в которой есть по меньшей мере четыре планеты. Это молодое образование (примерно 30 млн лет), относительно близкое к Земле (129 световых лет). Планеты находятся на огромном, по меркам средней экзопланетной системы, удалении от светила: 14, 24, 38 и 68 (последняя из открытых) а. е. Их минимальные массы колеблются от пяти до семи Юпитеров, что и позволило относительно легко обнаружить их даже в такой дали.

Все они, повторим, слишком далеки от своего светила — даже с учетом того, что это яркая белая звезда спектрального класса A5V; эффективная земная орбита вокруг неё располагается значительно ближе ближайшего к светилу гиганта. Тем не менее система молодая, и сейчас нельзя предсказать, останутся ли планеты на этих орбитах или начнут миграцию ближе к звезде. Напротив, пока все попытки моделирования HD 218396 показывают её неустойчивость.

Определение атмосферных составов принесло сюрпризы. HD 218396 b показала атмосферу с высоким содержанием аммиака и (или) ацетилена, но при этом полное отсутствие метана или углекислого газа. Это очень странно: оставляя в стороне ацетилен, отметим, что у гигантов Солнечной системы аммиак не является столь массовым компонентом.

Газовая оболочка HD 218396 c определённо содержит аммиак и, возможно, примеси ацетилена, но также не имеет ни углекислого газа, ни значимых количеств метана. HD 218396 d купается в ацетилене, метане и углекислом газе, а вот аммиака не имеет. Ну а у HD 218396 e есть метан и ацетилен, но ни аммиака, ни углекислого газа.

Всё это слегка загадочно, ведь атмосферы этих гигантов резко различны. Чтобы заострить вопрос, напомним: в Солнечной системе всё не так. И на Юпитере, и на Сатурне, и на Уране с Нептуном доминирует один и тот же элемент — водород, а за ним следует гелий. Ещё есть примеси метана, но в резкие различия по составу это не выливается. Краеугольным камнем теорий об атмосферах гигантских экзопланет было их сходство между собой и атмосферами гигантов Солнечной системы — и оба тезиса, по всей видимости, не выдержали проверку на практике.

Почему атмосферы экзопланет системы HD 218396 так не похожи друг на друга и, кроме HD 218396 e, на газовые гиганты Солнечной? Авторы работы не знают ответа: «Является ли это следствием небольших  различий в формировании, разной металличности, зависящей от радиуса орбит, или объясняется эволюционными различиями? Всё это остаётся большим вопросом»...

...И лишний раз подчёркивает простую мысль: нельзя полагаться на расстояние до звезды как ключ к условиям на поверхности экзопланеты, считая при этом, что всё остальное мы можем себе представить, опираясь на опыт изучения планет нашей системы. До тех пор пока мы не поймем, почему экзопланеты столь отличны от тел Солнечной и разнятся между собой, нельзя сделать однозначный вывод об условиях на их поверхности.

С препринтом рассмотренной работы можно ознакомиться здесь.

Истчоник: КОМПЬЮЛЕНТА