מה היו החיים על פני כדור הארץ לפני מיליוני שנים?

2024 מְחַבֵּר: Seth Attwood | [email protected]. שונה לאחרונה: 2023-12-16 16:05

עלייה חדה במספר המינים הביולוגיים, הנקראים "הפיצוץ הקמברי", פתחה את הפנרוזואיקון - עידן ה"חיים המפורשים". עם זאת, החיים ה"סודיים" בעידן הקודם היו גם מגוונים מאוד, והולידו, בין השאר, צורות ענק. גילוי סודות החי העתיק להפליא הזה התאפשר הודות לתגליות שנעשו ברוסיה.

העקבות הראשונות של יצורים רב-תאיים בעלי גוף רך מאקרוסקופי, שניתן לייחסם בקפידה לפרקמבריון, נמצאו בשנות ה-60 של המאה ה-19 באזור ניופאונדלנד. במאה ה-20 נמצאו ממצאים משמעותיים בנמיביה ובאוסטרליה. בשטח ארצנו נמצאו מאובנים נפרדים בליבה שהופקה מבארות (אוקראינה, קרים, אוראל).

אלה היו הדפסים קטנים שדומים לדיסקים או לעוגות, שאפילו לא זוהו מיד כטבעות של יצורים חיים: היו שסברו שאנחנו מדברים על עקבות של תהליכים גיאולוגיים. הצרה הייתה שבהתחלה לא ניתן היה לקבוע באופן מהימן את גיל הסלע, וכמה חוקרים ייחסו את הממצאים לקמבריון, סילורי או אורדוביץ.

הוודאות הופיעה רק בשנת 1957, כאשר טביעותיו של יצור בשם charnia שנמצא בבריטניה הגדולה תוארכו באופן חד משמעי לעידן הקדם-קמברי.

מעניין לא רק את עצם הגילוי של שרידי קבוצה גדולה של בעלי חיים פרקמבריים, אלא גם את העובדה שהמראה והמבנה שלהם התבררו כיוצאי דופן ביותר, כאילו הם מדברים על חיים חייזרים. אבל החיים האלה, הנקראים הביוטה הונדיאנית, או אדיאקארנית, הפכו להופעה ההמונית הראשונה של אורגניזמים רב-תאיים בתיעוד המאובנים, ששכנו באוקיינוס לפני יותר מ-600 מיליון שנה.

ההיסטוריה של המיקום הנרחב והייחודי ביותר של טביעות הרגל של החי הוונדי החל בשנת 1972, כאשר הסטודנט-חניך AV Stepanov מצא מספר עקבות של אורגניזמים בחצי האי אונגה בשפך נהר סיוזמה (אזור ארכנגלסק) ומסר את הממצא ל המכון הגיאולוגי של ה-ANSSSR.

עובד המכון, פרופסור ב.מ. קלר, בחן את ההדפסים וציין את הדמיון שלהם להדפסים של החי הקדם-קמברי מנמיביה. עד מהרה נשלחה משלחת לחופי הים הלבן, ליד שיחי סיוזמה. לא ניתן היה למצוא דבר באתר הממצאים שמצא הסטודנט, אולם, כחמישה קילומטרים במעלה הנהר, פגשה המשלחת במחשוף על גדה תלולה.

על גושי אבן חול בולטים נמצאו הדפסים חדשים. בשנה שלאחר מכן, ב"חומה" התלולה של המגלים באורך 15 מטר, הוחלפה משלחת חדשה, שכללה את נ"מ צ'ומקוב ומחבר שורות אלו.

שוכב וזוח

כל מה שידוע לנו על החי הוונדי הגיע אלינו בצורה של תבליטים דקים על פני אבן החול. ישנם ייצוגים שליליים וחיוביים של היצורים הללו.

וונד היה ממלכת הסימטריה של שלוש אלומות. Tribrachidium הוא דוגמה קלאסית של יצור כזה (תמונה למטה). בהיעדר אויבים טבעיים (נציגי החי הוונדי לא אכלו זה את זה), הטריברכידיום שכב בשלווה בתחתית, וכדי לא לפספס את המיקרו-חלקיקים התזונתיים שהביא הזרם מצדדים שונים, הוא רכש שלושה פתחי פה. ואז, דרך שלושת ענפי המעי, נכנס מזון לגוף.

סוג אחר של בעלי חיים בוונדיאן היה מורכב מאורגניזמים בעלי מבנה דו-צדדי, אולם בניגוד לבעלי חיים מאוחרים יותר כגון טרילוביטים, בחלק הימני והשמאלי של גופם של יצורים ונדיים לא הייתה סימטריה מושלמת.

הם אופיינו בסימטריית השתקפות המרעה כביכול, כאשר "קרניים" מנוגדות ממוקמות זו מול זו בתבנית "לוח דמקה". בתמונה התחתונה נראה הדפס של החיה דיקינסוניה.בחלק מהאורגניזמים מהסוג הזה, למשל, באנדיבה, ניתן לראות בבירור קפליזציה - בידוד של אזור הראש, כנראה עם תאים רגישים.

מוגן על ידי קרח וגיר

המצוק על גדת הנהר הפך עבורנו לצוהר לעבר הרחוק בצורה בלתי נתפסת. הגעתי לשם כמה שנים ברציפות, ובכל שנה נתתי לנו ממצאים חדשים. באביב, הקרח הנמס קרע מהחוף לוחות חול חדשים עם טביעות של התקופה הונדיאנית. כל זה היה הפעם הראשונה ברוסיה - בכמות כזו, במורכבות כזו ובמגוון כזה.

נראה היה שאחרי הצלחה מדעית מדהימה, קשה היה לצפות למשהו נוסף. אבל בכל זאת החלטנו להסתכל סביב: הים הלבן גדול - פתאום יהיו מיקומים מבטיחים חדשים על חופיו. הבחירה נפלה על הרי החורף, הממוקמים כ-200 ק מ מנתיב הים מסיוזמה. כאן, המחשופים לא היו חלק מגדת נהר בגובה 10-15 מ', אלא מרבצים של שכבות חרסית ואבן חול בעובי לכאורה של כ-120 מ' שבלטו על פני השטח. הם נכנסו למעמקי האדמה עוד 700 מ'. M.

העידן שבו אנו חיים מאופיין במפלס נמוך במיוחד של האוקיינוס: כמות גדולה של מים קשורה במכסות קוטב. בזמנים חמים וארוכים יותר, היו כל כך הרבה מים עד שלא הייתה יבשה בין הים השחור והלבן הנוכחי.

ברכות מאבות אבות

אחת ההשערות המבטיחות נוגעת לחיה ונדית בשם Ausia fenestrata - רק 2 הדפסים הגיעו ממנה מחופי הים הלבן (שני הדפסים דומים נוספים נמצאו בנמיביה).

Fenestrata פירושו "מחובר", ואכן, על פי ההדפסים, מראה החיה הזו שוחזר במקור כמעין שקית שעל פניה מנוקד חורים גדולים. זה נראה כמו ספוג, אבל גודל החורים לא היה מאוד עקבי עם השערה זו. מאוחר יותר עלתה מחשבה נוספת: מה אם ההדפס לא ישמור על המראה המלא של החיה, אלא רק חלק ממנו? השק עם ה"חלונות" דמה בצורה מדהימה את סל הזימים של כורדיטים כמו אסידיאן, השייכים לסוג הטוניקטה (טוניקטים).

אצל טוניקטים הסלסילה בפנים, מכוסה במעטפת דמוי טוניקה, המורכבת מחומר הדומה לתאית. האססידיאנים קשורים ל-lancelet - חיות כורדיאט פרימיטיביות שנמצאות בבסיס העץ של כל בעלי החוליות, כולל, כמובן, בני האדם.

לפיכך, אם ההשערה לגבי הקרבה של Ausia fenestrata עם הטוניקאות נכונה, זה אומר שבמשקעים בני 550 מא גיששנו ענף אבולוציוני העובר מהפאונה הונדית לבני אדם.

ולפני 25,000 שנה המישור הרוסי היה מכוסה בקרח עד לקו הרוחב של קייב - זו הייתה מסה ענקית שקפאה כל הזמן מלמעלה. וקרום כדור הארץ החל להתכופף מתחת למשקל הקרח. כשהקרח עזב, התחיל תהליך הפוך: כאילו "נופץ", הקרום החל לבלוט כלפי מעלה, והרים את קרקעית האוקיינוסים העתיקים לשמיים.

הרי החורף, אליהם הגענו, עדיין צומחים כלפי מעלה, מרימים שכבות גבוהות יותר ויותר של חימר וחול שהצטברו פעם בקרקעית. והנה מה שמעניין: במקומות מסוימים, שכבות באורך כמעט קילומטרים של המרבצים הללו מנוקבות על ידי צינורות קימברליט - פתחי אוורור שדרכם נמלטה מאגמה אל פני השטח.

פתחי אוורור אלה מלאים בחומר עתיק בחלקו שהומס מחדש, בחלקו שהשתנה. ובו, למרבה הפלא, יש גושי אבן גיר, שאינה במחוז. ובבלוקים - מאובנים עם החי הקמברי והאורדוביץ'. מאיפה כל זה בא?

התשובה התבררה כפשוטה: על פני שכבות חול החימר, במשך מיליוני שנים, הצטברו משקעים אחרים מהאוקיינוסים המאוחרים, אך כל המשקעים הללו נאכלו לאחר מכן, תוך שימור שברים בודדים של הקרקעית הגירנית בצינורות קימברליט. גושים של אבן גיר נפלו שם לאחר שהושלכו על ידי פיצוץ געשי. לאחר שהרס את המשקעים התחתונים של הים הקמבריון והאורדוביץ', הטבע חשף עבורנו את המשקעים של האוקיינוס הפרקמבריון.

יתרה מכך, בשל העובדה שמרבצים אלו היו מכוסים בסלעים אחרים במשך מיליוני שנים, השכבות העתיקות שבהן חימר ואבן חול מתחלפות הן טריות מאוד: החרסיות לא איבדו את גמישותן, אין עקבות של עיוותים חזקים, ולכן הרי החורף הסתיימו כמיקום ייחודי עם הדפסים דקים וברורים של החי הונדיאני.

אסידיה וה"סל" שלה

גרוטאות ככלי ידע

כשהתחלנו לחקור את הביוטה הוונדיאנית (אגב, המונח "ונדיאן" הוצע כבר בשנת 1952 על ידי האקדמאי BS Sokolov), היו לנו רק כמה דוגמאות של הדפסים של החיות המסתוריות הללו. כיום, בזכות משלחות להרי החורף, שלא פסקו אפילו בשנות ה-90, נאסף ברוסיה אוסף של כ-10,000 דגימות, והעדיפות בתיאורן היא של פליאונטולוגים רוסים.

זהו אוסף בעל משמעות עולמית, הכולל, במיוחד, דגימות של אותם בעלי חיים, שהדפסיהם נמצאו גם בניופאונדלנד, אוראל, אוסטרליה ונמיביה.

כיצד פועל חיפוש טביעות האצבע? בגובה המצוק בולט לוח אבן חול. לא ברור אם יש בו משהו או לא. כדי לברר, יש צורך להסיר כמה טונות של משקעים בעזרת ברבים ואתים ולשחרר חלק ממשטח הלוח. לאחר מכן הלוח נבקע וחלק אחר חתיכה מורידים למטה.

יש לגרור גושי אבן חול כבדים על הגב. מתחת, על החוף, ממוספרים ומרכיבים שברי הלוח. ואז הם הופכים את זה. ההדפסים, אם יש, נמצאים בצד של הצלחת שפונה כלפי מטה. אבל עדיין לא ניתן לראות אותם, מכיוון שאבן החול מכוסה בחימר.

עכשיו אתה צריך לשטוף את החימר עם מברשת ומים בזהירות רבה ולמצוא את ההדפסים הרצויים. יש לצלם את הממצא בקרני השמש השוקעת, כדי שהתבליט ייראה טוב יותר באור נמוך. כבר מהסיפור הקצר הזה, ברור שחילוץ הדגימות הוא עבודה פיזית קשה. אבל התנאים הקשים של המשלחות מפצים על ההתרגשות המטורפת של המגלים שהייתה להם הזדמנות להסתכל לתוך העמוד המסתורי של תולדות החיים על פני כדור הארץ.

בעולם של אי-מובן מאליו

פליאונטולוגים העובדים עם החי הפאנרוזואיקאי עוסקים לעתים קרובות במאובנים אמיתיים - קונכיות, קונכיות, שיניים, עצמות, ביצים מאובנות. החי הוונדי נולד לפני עידן הביומינרליזציה הפעילה הטבועה בקמבריום.

לרוב היצורים המוזרים האלה לא היו שלדים, לא קליפות קשות, לא קליפות קשות. גופם היה רך, לעתים קרובות דמוי מדוזה, ומינים מעטים התהדרו במגן גב דק נייר או נדן כיטיני צינורי.

לכן, כל מה שעוסקים בו מומחי החי הוונדי הם תבליטים על החול המלט, שעטף פעם את הגוף הג'לטיני, שנעלם כמעט ללא עקבות. מכאן הקושי המדהים בפירוש המסלולים הללו. הנה רק כמה דוגמאות.

אחד מסוגי ההדפסים האופייניים הוא מה שמכונה דיסקים רדיאליים. בתחילה, הם התפרשו כעקבות של אורגניזמים דמויי מדוזה, שקיבלו את השמות המקבילים כמו "ציקלומדוזה". ההנחה הייתה שהמדוזות הללו לא שוחות בחופשיות, אלא ישבו כל הזמן על הקרקעית (כמו כמה מינים מודרניים).

פרשנות זו שררה עד שבסמוך לדיסקים החלו למצוא הדפסים של כמה יצורים הדומים לנוצה, ולאחר מכן צוירה תמונה שונה לחלוטין: "ציקלומדוזה" הם רק עקבות של מה שנקרא דיסקים המצורפים. האורגניזם התפתח בדרך הבאה: הזחל שקע לתחתית, בסיסו גדל, שהתכסה בהדרגה בחול.

וכבר מהבסיס צמח גבעול עם ענפים לרוחב, בעזרתו ניזונה החיה. כאשר היצור מת, טביעת הדיסק נשארה לעתים קרובות יותר מאשר טביעת הגבעול, אם כי האחרון יכול היה להגיע לגדלים ציקלופיים עבור בעלי חיים פרימיטיביים - עד 3 מ' גובה עם קוטר דיסק של כ-1 מ'.

דוגמה נוספת לספר לימוד היא דיקינסוניה.ההדפסים שהותיר יצור זה דומים לעלים של צמחים בעלי ורידים. אז אולי זה הצמח? או פטריה? או משהו אחר? אם זו חיה, אז איפה פתח הפה שלו, ואיפה האנאלי? כותב שורות אלו הגן על ההשערה שאנו מדברים על נציג של החי, אך במשך כשני עשורים נאלצתי להתנגד לאי הבנה מצד עמיתים רבים.

אחד הטיעונים המרכזיים שלי הסתכם בעובדה שהטביעה, שאנו נוטים לקחת כעקבות של החיה כולה, נוצרת למעשה רק על ידי קליפה דקה דמוית נייר שדרכה מרכיבי המבנה הפנימי "זורמים". ". יחד עם זאת, ישנם מספר הדפסים, המראים בבירור שמשהו כמו הילה, בדומה לטביעה של רקמה רכה, משתרע מעבר לאזור המצולעים.

עם זאת, ניתן היה להוכיח סופית שדיקינסוניה שייכת לבעלי חיים רק כאשר נמצאו ונחקרו עקבות הזחילה של היצורים הללו. עקבות הבטן הנעה מטושטשים יותר. אם בסוף השביל מת הדיקינסוניה, עקבות הקונכייה שונה לחלוטין - ברורה. לפיכך, מדובר בבעל חיים: הוא נע באופן עצמאי, ככל הנראה סופג מזון מלמטה בצורת חיידקים על פני הבטן.

מוזרויות של פרקטל וסימטריה

אחת הדגימות הראשונות של החי הוונדי שתוארו על ידי מדענים ביתיים הייתה ה-Vendia. ההדפס נמצא בליבה מבאר באזור ארכנגלסק. לבעל החיים היה מבנה גוף דו-צדדי, דו-צדדי, עם פילוח ברור, מה שאפשר אפילו לכנות את היצור הזה "טרילוביט עירום" (טרילוביטים אמיתיים הופיעו, כידוע, בקמבריום).

אבל גם אז, ב.מ. קלר הבחין שהחלקים השמאלי והימני של הקטעים אינם מנוגדים זה לזה, אלא, כביכול, בתבנית דמקה. התופעה הזו, שקראתי לה "סימטריית השתקפות מרעה", התבררה כשכיחה מאוד בקרב בעלי חיים ונדיים, וזו עוד תעלומה, שכן דבר כזה לא נצפה בקמבריום.

ככל הנראה, סימטריה מוזרה כזו של יצורים דו-צדדיים קשורה לכמה מוזרויות של הצמיחה וההתפתחות של האורגניזם - אולי הייתה מה שנקרא צמיחה ספירלית, האופיינית, למשל, לצמחים ומורכבת מחלוקה לסירוגין של קבוצה כזו או אחרת. של תאים.

ב-rankomorphs - אורגניזמים דמויי נוצה מסוג cyclomedusa (הם נדונו לעיל) - נצפית לא רק הסימטריה של השתקפות המבט, אלא גם השבריות של המבנה. צינורות משתרעים מהגבעול הראשי, ואז מסתעפים באותו אופן, וענפים חדשים מסתעפים שוב.

צ'רניה היא אחת הצורות הידועות של החי הוונדי. הוא שייך למה שנקרא אורגניזמים דמויי נוצה, והוא, ככל הנראה, חיה שניהלה אורח חיים מצורף. צ'רניה, כמו גם כמה צורות דומות אחרות, דמו במראהם לשיחי שרך הגדלים מקרקעית הים.

להסתעפות הכלים המשתרעים מהגבעול הראשי היה מבנה פרקטלי, שהוא אחד המאפיינים האופייניים של החי הוונדי. היו גם יצורים צינוריים בוונדיאנים, באופן דומה "נאחזים" בתחתית.

בנוסף ליצורים דו-צדדיים עם סימטריית השתקפות גולשת, אורגניזמים מעניינים עם סימטריה של שלוש אלומות מצוינים בווינדיאן, שהוא גם לא טיפוסי לעידנים הבאים. אלה כוללים, למשל, את ה-tribrachidium, שהטביע שלו דומה לצלב קרס בעל שלוש קרניים החתום במעגל (סביר להניח, אלה הם עקבות של תעלות מערכת העיכול המובילות לשלושת פתחי הפה).

זה כולל גם ונטוגירוסים - אלו הם יצורים ביציים עם מערכת מורכבת של חללים פנימיים המבוססים על שלושה חדרים.

קר לענקים

ככל שתיעוד המאובנים מביא לנו יותר נתונים על מגוון החי הוונדי, כך חריפה יותר שאלת מקומה של הביוטה הוונדית על העץ האבולוציוני.מי היו אבותיהם של החיים הימיים המדהימים האלה, והאם אתה יכול למצוא את צאצאיהם בין החיות של התקופות הבאות?

ברור שאורגניזמים ונדיאנים לא היו בעלי החיים הרב-תאיים הראשונים. בפארק הלאומי הקרחוני במונטנה (ארה ב) ובאוסטרליה נמצאו שרשראות של הדפסים של יצורים רב-תאיים שחיו לפני 1600-1200 מיליון שנים. ההטבעות, שנראות כמו שרשרת של חרוזים קטנים, מאמינים שהם מחיה ימית קולוניאלית מסוג פוליפ הידרואידי.

החיים האלה מבוגרים במיליארד שנים מהוונדי, אבל… טרם נמצאו עקבות טרום-ונדיאניים אחרים של אורגניזמים רב-תאיים, במיוחד צורות אבות כלשהן. זה גורם לחשוב שאולי הופעתה של רב-תאית בבעלי חיים לא הייתה קפיצה אבולוציונית חד פעמית, אלא איזושהי אסטרטגיה. לדוגמה, גם היום יש כמה פרוטוזואה דגלית, אשר חיים כאורגניזמים חד-תאיים נפרדים, או מתאספות במושבות הפועלות כאורגניזם בודד. אם משפשפים את הספוג לתוך תאים בודדים במסננת, התאים יכולים להתאחד שוב.

אפילו נערכו ניסויים שבמהלכם, כאשר פרמטרי הסביבה (טמפרטורה, מליחות) השתנו, התפרקו תאי העובר של אורגניזם רב-תאי והפכו לחד-תאיים. אז יתכן שאין שושלת רציפה של אורגניזמים רב-תאיים מ"חרוזים" ממונטנה ועד לבעלי החיים הוונדיים, אבל דורות של צורות חד-תאיות עשויות להיות ביניהם.

הענקיות הונדיאנית מוצאת כנראה את ההסבר שלה בתנאים הטבעיים המיוחדים של אותה סביבה ושל אותה תקופה. העובדה היא שהיישובים העשירים ביותר בפאונה זו נמצאים במקום שבו לא הצטברו קרבונטים על הקרקעית. וזו תכונה של אגני מים קרים - בהם המשקעים העיקריים הם סחף, חימר וחול.

מים קרים מכילים יותר חמצן, הם מתערבבים כל הזמן, מעלים את החומרים המזינים האורגניים מלמטה. בעלי חיים ונדיים לא אכלו זה את זה - הם ספגו מיקרו-חלקיקים מהמים או מהקרקעית, מה שסיפק להם חיים ארוכים ויכולת להתפתח לצורות גדולות.

עם זאת, ככל הנראה, ההתחממות על פני כדור הארץ והפחתת מספר הימים הקרים הם שגרמו להכחדת החי הוונדי. בקמבריום אנו רואים חיים אחרים לגמרי - בפרט, מותאמים לחיים במים עם תכולת חמצן נמוכה יותר. אבל תהליך הבימינרליזציה החל באופן פעיל, ובעלי חיים החלו לרכוש שלדים חזקים, קונכיות וקונכיות.

השאלה האם יש היום צאצאים של החי הונדיני בין בעלי החיים הקמבריים צריכה להיענות בחיוב, למרות שהיא נותרה נושא לדיונים מדעיים סוערים. בפרט, אנו מוצאים צאצאים אלה בין רכיכות, פרוקי רגליים, צלילים. ישנם סוגים רבים של בעלי חיים שנכחדו שחיו בקמבריה אך יש להם שורשים בווינדיאן.