Все права на текст принадлежат автору: Зденек Буриан, Йозеф Аугуста.
Это короткий фрагмент для ознакомления с книгой.
По пути развития жизниЗденек Буриан
Йозеф Аугуста

Йозеф Аугуста, Зденек Буриан - По пути развития жизни



Автор книги и переводчик глубоко признательны профессору Р. Ф. Геккеру за ценные указания, советы и внимание к этой работе.

Текст проф. д-ра Йозефа Аугусты Иллюстрации академика живописи Зденека Буриана, выполненные по данным и под научным руководством проф. д-ра Йозефа Аугусты

Текст: проф. д-р Йозеф Аугуста Иллюстрации: академик живописи Зденек Буриан (под научным руководством автора)

Перевод с чешского: О. Г. Кельчевская

Литературная обработка: И. Пунчохаржова

Издательство АРТИЯ

Чехословакия 1959

Авторы приносят благодарность за любезное разрешение поместить в книге некоторые репродукции следующим учреждениям и институтам: Министерству культуры в Праге (иллюстрации № 5, 6, 7, 14 и 25); Государственному педагогическому издательству в Праге (иллюстрации № 1, 2, 24, 43, 51, 55, 56, 57 и 58); Силезскому музею а г. Опава (иллюстрации № 38, 39, 40). В уточнении иллюстраций № 5, 6, 14 № 42 принимал участие проф. д-р Франтишек Немейц, иллюстраций № 1 и 2 - д-р Фердинанд Прантл. Остальные иллюстрации взяты из книг одного из авторов (профессора д-р Йозефа Аугусты) или выполнены специально для этой книги.

Предисловие

Земля, о которой говорят как о ничтожной песчинке в бесконечных просторах вселенной и послушном спутнике Солнца, вокруг которого она вращается, является колыбелью и могилой всех живых существ, связанных с ней своим существованием. С тех пор, как на Земле появились первые признаки жизни, на ней в непрестанном круговороте чередуются зарождение, развитие, старение и смерть. Итак, наша Земля - колыбель и могила всего живого.

Уже начало истории жизни на Земле показывает, что жизнь находится в беспрестанном развитии, что она непрерывно обогащается новыми, все более высокими и сложными формами. И человек-апогей всего живого на Земле, появившийся в результате длительного развития,- обязан ей своим появлением. И для него Земля является колыбелью и могилой. Человек не был бы человеком, если бы он не стремился узнать и изучить историю своей Земли, если бы он не старался постичь изменения, происходившие на ней на протяжении долгих геологических эпох, если бы он не желал узнать, как возникла жизнь, как она развивалась, каковы были закономерности этого развития, если бы он не стремился разгадать загадку своего собственного появления на Земле. Нашлись люди, которые все свои силы и всю свою жизнь посвятили изучению истории Земли и жизни на ней. Это геологи и палеонтологи: первые изучают историю Земли, вторые - историю жизни.

Подобно тому, как историки разыскивают в библиотеках и архивах древние летописи и пожелтевшие пергаменты, палеонтологи ищут материал для своих исследований непосредственно в природе. Летописями и пергаментами служат им выветренные скалы, темные пещеры, отвесные стены песчаных карьеров и каменоломен, русла рек. Они осторожно извлекают из горных пород окаменелости, бережно хранят их в коллекциях после окончания изучения, так как каждая окаменелость, извлеченная из своей каменной могилы, является драгоценным доказательством существования жизни в давно прошедшие геологические эпохи. Каждая окаменелость представляет собой маленькую незаметную букву, которая в сочетании с другими буквами составляет слова, из которых палеонтолог составляет фразы; по их прочтении он узнает отрывок истории давно минувшей жизни на Земле. Более 150 лет палеонтологи всех стран и национальностей пишут таким образом историю жизни на Земле. Их не смущают ни трудности в работе, ни неудачи, ни неудобства жизни, ни опасности. Жажда познания влечет их в неприветливые северные страны с жестокими морозами, леденящими ветрами и вечно промерзлой почвой или же в раскаленные знойным солнцем степи и пустыни. С одинаковой отвагой они поднимаются на вершины высочайших гор и спускаются по крутым склонам в самые глубокие долины для того, чтобы по окаменелостям в имеющихся здесь отложениях прочитать хотя бы небольшой отрывок древней истории жизни на Земле.

Работа палеонтологов, сводившаяся в прежнее время лишь к описанию и наименованию найденных окаменелостей, давно уже вышла из этих узких формальных рамок. Главными вопросами палеонтологии нашего времени являются вопросы развития, вопросы эволюции. Палеонтологу необходимо установить родословную живых существ на протяжении геологической эпохи, определить возникновение отдельных родов (или видов), их развитие, расцвет, угасание и, наконец, вымирание, а также исследовать причины, ход и закономерности этого развития. Усилия и стремления всех палеонтологов нашего времени направлены к достижению этой высокой цели, так как результаты их исследований во многом помогают и в решении практических вопросов.

Хотя уже давно известно, что органический мир в течение геологической эпохи постоянно изменялся, люди долгое время верили в то, что все живое было создано в том виде, в каком мы его сейчас видим. Только известный труд знаменитого Чарльза Роберта Дарвина "О происхождении видов", изданный в Лондоне в 1859 году, доказал неправильность этих взглядов; он произвел настоящую революцию в естествознании. Здесь необходимо упомянуть также выдающихся предшественников Дарвина - Ж.-Л. Бюффоне, Ж.-В. Ламарка, Э.-К. Сент-Илере и К.-Ф. Рулье - ученых, далеко опередивших свое время, первыми поднявших свой голос против библейских мифов о сотворении мира и всего живого. Однако доказательства, которые они приводили в пользу эволюции живой природы, были недостаточно обоснованы и потому мало убедительны. Только Дарвину удалось ясно и убедительно показать, что все живое - растения, животные и сам человек - являются результатом долгого исторического эволюционного процесса, а не результатом какого-то таинственного и сверхъестественного сотворения или же простой случайностью. Свое учение Дарвин подкрепил не только множеством доказательств из различных областей биологии, в первую очередь, систематики, сравнительной анатомии, эмбриологии и палеонтологии, но также опытом и реззтльтатами работ селекционеров в области сельского хозяйства. Учение Дарвина, сохранившее в основном свое значение до настоящего времени, расширялось и углублялось его последователями, которые вместе с тем исправляли некоторые имевшиеся недостатки.

В настоящее время нет, пожалуй, естествоиспытателя, который в своей работе не исходил бы из основ учения Дарвина, из его исторического понимания вопроса происхождения видов.

В настоящее время нам известен целый ряд положений, позволяющих понять закономерности и пути развития всего живого. Так, например, нам известно, что развитие всегда протекает от очень простых форм к формам высокоорганизованным, от примитивных - к специализированным. Мы знаем также, что растительный и животный мир составляли диалектическое целое со своей жизненной средой. Все изменения этой среды вызывали и обусловливали изменение самих организмов. Постоянные и постепенные изменения внешней среды вызывали мелкие незаметные изменения организмов, благодаря которым эти организмы могли продолжать свое существование в новой, постоянно меняющейся среде, и одновременно обогащали органический мир новыми формами. Наряду с этими относительно длительными периодами непрерывного медленного развития и приспособления (развитие или эволюция, в более узком понимании этого слова) происходили так называемые революционные перевороты - например, в образовании поверхности Земли - горообразовательные процессы, в изменении климата - ледниковые периоды. Эти перевороты были одной из главных причин качественных изменений и переворотов, или скачков, исторического развития органического мира (революционное развитие), во время которых живая материя достигала более высоких ступеней развития, а сами организмы приобретали новые качества, необходимые для жизни в новой среде. Естественно, что при диалектическом равновесии между организмами и жизненной средой существуют также взаимоотношения и взаимозависимости между особями одного и того же вида и между особями различных видов, обитающими совместно, и что имеется также связь между формой и функцией отдельных органов.

Палеонтология уже очень много сделала и в будущем еще очень много сделает для победы эволюционного учения. Это является ее священной обязанностью, которую она ревностно исполняет, оставаясь верной девизу: сравнительная анатомия показала, что эволюция органического мира возможна, сравнительная эмбриология - что она вероятна, а палеонтология-o что она на самом "деле существует!

Согласно эволюционному учению, которое ясно говорит, что живое постепенно развилось от самого простого к самому сложному, от простейшего животного к человеку, - жизнь на Земле похожа на могучее и богато разветвленное дерево. Это прекрасное дерево жизни, некоторые ветви которого уже засохли, некоторые медленно отмирают, а некоторые покрыты пышной листвой, могло быть познано только благодаря целеустремленной работе, жажде знаний и выдержке в труде палеонтологов, зоологов, ботаников, анатомов, эмбриологов и частично физиологов.

Глядя на это величественное дерево жизни, можно судить о том, кто по отношению к кому является предком, братом, двоюродным братом или другим, хотя бы и очень отдаленным родственником.

Однако из-за того, что крона этого удивительного дерева жизни богата листвой и отдельные его ветви и веточки теряются в тени других ветвей, мы еще не знаем некоторых деталей их строения. По этой причине временные пробелы в наших познаниях мы часто заменяем более или менее остроумными предположениями, теориями или гипотезами, которыми стремимся объяснить то, что нам пока не известно, для чего нам не хватает доказательств, но что нам необходимо для объяснения того или иного вопроса или для того или другого вывода.

Рабочая теория или гипотеза не является, однако, истиной! Это всего лишь предположения, построенные на больших знаниях и опыте, а также на чувстве интуиции исследователя; это всего лишь предпосылки, исходящие из многих фактов и освещающие другие факты, которые пока еще остаются необъясненными и в настоящее время объяснены быть не могут. Каждая рабочая теория или гипотеза помогает лишь до тех пор, пока ее не подтвердят, не исправят, не дополнят или не опровергнут новые данные и доказательства. Поэтому каждый ученый всегда обязан указывать, что в его работе или в его выводах построено на фактах и что основано только на предположениях, что в исследовании и в его результатах обосновано твердо и что является только допущением. В дальнейшем изложении мы также будем придерживаться этого правила, главным образом, для того, чтобы любознательный читатель, для которого в первую очередь предназначена эта книга, ясно видел, что действительно известно науке в настоящее время и что она пока только предполагает.

Итак, начнем наше путешествие в глубину веков и проследим пеструю мозаику жизни, начиная от ее скромного начала в древнейшие времена и до ее пышного развития и многообразия в настоящее время.

У истоков жизни

Вся окружающая нас природа, животный и растительный мир, то есть все живое, не исключая человека, является результатом бесконечно долгого эволюционного процесса, который начался непосредственно после возникновения живой материи и длился по меньшей мере полтора миллиарда лет. Современное состояние развития всего живого не является состоянием постоянным и окончательным; это лишь современная стадия, современный уровень того процесса, который будет продолжаться и в дальнейшем.

Все организмы, живущие в настоящее время, начиная от простейших и кончая человеком, связаны более близкими или более далекими родственными отношениями, начало которых теряется в далеком прошлом нашей Земли; они имеют общее происхождение от первичных комочков живой материи, от первичных комочков белка.

* * *
Первые признаки жизни на Земле появились в виде белковых комочков без оболочки, не дифференцированных на ядро и протоплазму, по сравнению с которыми даже самые простые современные организмы сложны и совершенны, в конце архея - в так называемую эпоху первичных океанов, когда вследствие понижения температуры и сгущения водяных паров в понижениях затвердевшей земной коры образовались первичные океаны.

Следы этих первых проявлений жизни до наших дней не сохранились не только потому, что древнейшие горные породы, в которых следует искать эти следы, претерпели самые разнообразные изменения на протяжении большого отрезка времени, но и потому, что эти первичные комочки белка (возникновение которых из неживой материи недавно объяснил А. И. Опарин в своей теории) и развившиеся из них простейшие организмы не имели ни жесткого покрова, ни опорного скелета. Не может подлежать сомнению, что эти первые организмы еще не могли быть причислены ни к царству растений, ни к царству животных.

Однако согласно теории А. И. Опарина, такое разделение, представляющее первый и основной биологический и эволюционный прогресс, произошло относительно скоро - когда первичные организмы вследствие изменений условий среды начали потреблять из окружающей среды для поддержания своего существования все меньше и меньше простых органических веществ и были все более и более вынуждены сами создавать все органические вещества из неорганических. Некоторым это не удавалось и они погибали, у других же дело пошло успешно и они положили начало развитию царства растений. До настоящего времени растения не связаны в своей жизни с какими-нибудь другими органическими веществами, если только они не являются паразитами. Они способны питаться автотрофно - так, как, например, питаются современные зеленые растения: берут из внешней среды неорганические вещества (углекислый газ - из воздуха, воду с растворенными в ней минеральными солями - из почвы) и при помощи солнечной энергии превращают эти простые неорганические соединения в очень сложные (белки, жиры, сахар, крахмал и др.), из которых они строят свое тело. Эта способность автотрофного (самостоятельного) питания является сейчас характерной чертой растений, резко отличающей их от животных, пища которых гетеротрофна, то есть зависит от веществ, создаваемых живыми организмами. С этой точки зрения возникновение жизни в сущности является возникновением растений, так как царство животных следует рассматривать как боковую ветвь, отделившуюся от царства растений позднее. Этого взгляда (примат организмов, питающихся неорганическими веществами из внешней среды, то есть примат растительных форм в существовании живой материи) в настоящее время придерживаются почти все палеонтологи и биологи.

Таким образом, мы различаем в развитии жизни две основные линии, создавшие два гигантских царства: царство растений, насчитывающее в настоящее время более 300 000 видов, и царство животных, охватывающее в настоящее время свыше 1 000 000 видов (главным образом, насекомых). Это огромное, удивительное разнообразие растительных и животных форм является прежде всего следствием способности существ приспосабливаться к самым различным условиям внешней среды. Организмы сумели приспособиться к жизни в соленых водах (как в глубинах, так и в мелководье), в водах пресных и солоноватых, в полярных и тропических поясах, в жарких сухих пустынях и в холодной тундре, высоко в горах и глубоко под землей, и изменялись вместе с изменениями, происходившими во внешней среде.

Мы установили, что самыми древними живыми организмами на Земле были растения, питавшиеся неорганическими веществами, которые они путем сложных процессов превращали в сложные органические вещества.

Возникает вопрос, какой тип растений можно считать в эволюционном отношении наиболее древним. Многие ученые считают, что первичные формы растительных организмов были более всего похожи на самостоятельно (не паразитически) питающиеся бактерии. Другие ученые представляют себе эти формы в виде сине-зеленых водорослей, являющихся самыми примитивными водорослями. Как бактерии, так и сине-зеленые водоросли являются организмами, клетки которых еще не имеют обособленного ядра.

Могут ли палеонтологи доказать, что уже в древнейшие периоды истории Земли на ней существовали бактерии и сине-зеленые водоросли? Да, могут! Ископаемые остатки организмов, которыми располагают палеонтологи, относятся как к бактериям, так и к сине-зеленым водорослям, поэтому ученые не могут сказать, что бактерии были самыми древними организмами на Земле. Выло установлено, что древнейшие бактерии относятся к периоду альгонка, то есть к тому времени, когда одновременно с ними жили и другие, более высоко организованные организмы - черви, иглокожие и другие, остатки которых, хотя и очень редко, находят и в наше время. Это не должно нас, однако, вводить в заблуждение: необходимо себе ясно представить, что время, к которому мы относим те или иные формы, может и не быть временем их возникновения. Из архея остатки организмов не сохранились.

Нас должен интересовать не только облик первого живого существа, но и его значение для возникновения более высоко организованных типов. При исследовании этого вопроса мы видим, что бактерии и сине-зеленые водоросли прошли необозримо долгий путь своего развития совершенно самостоятельно, сохранив до наших дней многие черты и особенности, приобретенные ими на заре своей жизни. Они шли всегда своим собственным эволюционным путем, не дав начала каким-нибудь новым, более совершенным типам организмов.

Какой же из первых организмов оказался исключительно важным с эволюционной точки зрения? Такими организмами оказались жгутиковые (FLAGELLATA) - еще одна группа древнейших, существующих и сейчас организмов, включающая разнообразные микроскопические организмы, стоящие на границе между растениями и животными. Именно некоторые типы жгутиковых дали начало двум главным эволюционным путям развития: развитию мира животных и развитию мира растений, причем развитие растений началось немного раньше.

Сейчас нам точно известно, что от жгутиковых происходят различные типы водорослей, прежде всего различные низшие типы зеленых водорослей; существует также много оснований утверждать, что и грибы (FUNGI) произошли от жгутиковых.

Точно так же мы считаем, что первые животные организмы происходят от жгутиковых, так как мы находим очень много родственных и эволюционных отношений между некоторыми группами жгутиковых, с одной стороны, и примитивными животными организмами - с другой.

Таким образом, жгутиковые дают нам представление не только о некоторых древнейших организмах, но и о типах, из которых могут быть выведены обе ветви органического мира: мир растений и мир животных. Характерные признаки жгутиковых таковы, что жгутиковые могли дать начало дальнейшему развитию древних живых организмов - ветви растений, а от нее ветви животных. Эти особенности жгутиковых, наблюдаемые у них до сих пор, являются причиной того, что как зоологи, так и ботаники считают эту группу организмов исходной. Находки ископаемых жгутиковых очень редки в древних геологических образованиях, чаще они встречаются начиная с мелового периода, то есть с конца мезозоя.

Как только некоторые представители жгутиковых достигли такой стадии развития, что смогли дать начало новым, более совершенным типам, наступил первый этап развития органического мира, начавшего развиваться по всем направлениям. Об этом первом крупном шаге в развитии организмов мы пока знаем очень мало. Также очень мало известно и о формах и путях этих первых стадий развития, так как первые ясные органические остатки, известные нам, относятся к протерозою, то есть эре, когда мир живых организмов уже достиг значительного развития и дифференциации. Достоверно известно, что к этой эре относятся остатки водорослей, кишечнополостных, червей, плеченогих, членистоногих и других типов, в большинстве уже стоящих на высокой ступени развития. Все эти драгоценные находки показывают, что в протерозойскую эру растительный и животный мир прошли чрезвычайно длинный путь развития и что нам известен только последний отрезок этого пути, и то его незначительная часть.

На основании этих скудных данных можно сказать, что жизнь в протерозое была весьма разнообразной и что живые организмы существовали только в водной среде. Суша в то время была пустынной и безжизненной. И прошло еще много времени, пока жизнь появилась и на суше. Итак, море было колыбелью жизни, и раннее развитие живых существ проходило в нем.

Путешествие в прошлое Земли

Подобно тому, как историк делит историю человечества на несколько крупных этапов, геолог и палеонтолог разделяют историю Земли и жизни на ней на определенные отрезки. Без этого невозможно было бы ориентироваться в этой бесконечно долгой истории. История Земли имеет свой доисторический период и свой древний, средний и новый века с той только разницей, что эти века продолжались не столетия, а многие миллионы лет. Вехами наиболее крупных геологических эр и периодов служат горообразовательные революции, менявшие положение суши и морей и, вместе с тем, условия жизни организмов. Организмы должны были либо приспособиться к новым условиям, либо погибнуть. Так возникли новые, более прогрессивные ветви организмов, в то время как старые, не способные к дальнейшему развитию организмы, исчезали.

Древнейшая история нашей Земли начинается с ее возникновения, которое поясняется космогоническими теориями. Это - доисторическая, звездная эра развития Земли, во время которой на ее раскаленной поверхности еще не было условий, необходимых для жизни. Эта доисторическая эра отделена от нас по меньшей мере двумя с половиной миллиардами лет. Однако существуют предположения, что эта эра длилась четыре или пять миллиардов лет.

Собственно геологическая история нашей Земли начинается только со времени образования твердой земной коры. Это так называемая архейская эра, или архей, который может быть разделен на два периода - на более древний, безводный, и на более молодой, первично-океанический, во время которого вследствие понижения температуры сгустившиеся водные пары образовали в углублениях затвердевшей земной коры первичные океаны. В то время была очень сильной вулканическая деятельность. Раскаленные пары, газы, горячие воды и бесконечные потоки лавы обрушивались на едва затвердевшую поверхность Земли. Лава застывала на поверхности Земли и в глубине и превращалась в каменные породы. Еще до затвердения из нее выделялось то, что в ней было самым ценным - металлы и их руды. Еще долгое время из лавы выделялись газы, вынося на поверхность то, что образовывалось на большой глубине. Одни лавовые потоки покрывали другие, и таким образом возникали горные массивы. Эти первые неровности земной поверхности были причиной возникновения рек, размывавших горы и переносивших измельченные материалы в первичные океаны, на дне которых образовались первые отложения. От этих древнейших потоков лавы в настоящее время не осталось почти никаких следов. Реки, ледники, ветер, море, более поздняя вулканическая деятельность - все это в течение следующих геологических периодов, чередуясь, постепенно стирало первоначальное вулканическое лицо Земли и создавало пеструю геологическую картину.

Таким образом, древний рельеф Земли, который был весьма похож на современный рельеф Луны, возник вследствие вулканической деятельности. В настоящее время от него не осталось никаких следов. Первичная поверхность земной коры выветрилась, рассыпалась, и воды унесли ее измельченные остатки, превратили их в песок и ил, осевшие на морском дне. Спустя очень много времени, когда благодаря диагенетическим процессам песок и ил превратились в слои песчаника и мергеля, они были подняты в результате горообразовательных процессов над уровнем моря, и из морского дна опять образовалась суша.

Ветер, вода и другие геологические факторы значительно влияли на поверхность земной коры, разрушали скалы. Этот процесс повторялся. Случалось и так, что земная кора вновь разверзалась во многих местах и что через образовавшиеся трещины на поверхности Земли вновь извергались потоки раскаленной лавы, переплавлявшие старые горные породы и создававшие новые, которые часто бывали тверже первоначальных. Такие события повторялись многократно, до тех пор, пока, наконец, не образовалась часть суши, которую, если она сохранилась до наших дней, следует рассматривать с исключительным почтением, как древнейшего свидетеля истории нашей планеты.

О самой древней геологической истории Земли нам пока известно сравнительно мало. Причина этого кроется в том, что от начала этой истории нас отделяет по меньшей мере 2100 миллионов лет! Зато гораздо больше нам известно о более поздней истории и чем она моложе, тем лучше мы ее знаем. Нам известно, где прежде находились континенты и когда они образовались, где находились моря, где простирались безграничные пустыни или ледниковые покровы, где были пышные леса и где вулканические области, где были открытые пространства с озерами и болотами. Нам известно также, когда и где из морских глубин поднялась суша и где суша превратилась в морское дно. Мы знаем также, в какие периоды и где, благодаря горообразовательным процессам огромной силы, возникли высокие горные массивы, а также как долго длилось разрушение этих гор. Нами установлено, какой климат был в различные геологические эпохи и когда он изменялся. Мы знаем также, какие организмы жили на Земле в ту или иную эпоху и как они жили. И мы знаем еще многое, многое другое. Чтобы нам было легче разобраться в истории Земли и легче было вести счет ее событиям, выделены следующие крупные разделы времени: протерозой, палеозой, мезозой, третичный (кайнозой) и четвертичный (антропозой). Ввиду того, что и эти отрезки времени очень крупные, их делят далее на периоды. Так, например, палеозойская эра распадается на шесть периодов: кембрий, ордовик, силур, девон, карбон и пермь. Геологические периоды, в свою очередь, в случае надобности подразделяются на еще более короткие отрезки времени: так, например, пермский период делится на раннюю и позднюю пермские эпохи. (См. геохронологическую таблицу.)

Мир животных развивался одновременно с развитием Земли. Так, нам известно, что в конце архея возникла жизнь, в протерозое происходило развитие беспозвоночных, в палеозое - беспозвоночных, рыб и земноводных, в мезозое - пресмыкающихся, в третичном периоде - млекопитающих, а антропозой или четвертичный период был периодом, когда началось развитие человека. Развитие мира растений несколько опережает развитие животного мира: древнейшая история растений (палеофит), для которой характерен расцвет тайнобрачных, заканчивается в ранней перми, средние века развития растений (мезофит), характеризовавшиеся появлением голосеменных, начинаются в конце пермского периода и заканчиваются в ранний меловой период, а новая история растений (кайнофит или неофит, для которого характерен расцвет покрытосеменных) начинается в поздний меловой период и продолжается до настоящего времени. ...



Все права на текст принадлежат автору: Зденек Буриан, Йозеф Аугуста.
Это короткий фрагмент для ознакомления с книгой.
По пути развития жизниЗденек Буриан
Йозеф Аугуста