Удивительная палеонтология.

Авторское предуведомление. ⇢
ГЛАВА 1. Возраст Земли и Солнечной системы. Абсолютный и относительный возраст. Геохронологическая шкала. ⇢
а).
б).
Рис. 1. Составление сводной стратиграфической шкалы на пяти (1–5) разрезах: а) — образование запрокинутого залегания (линия, складка и эрозия «нормальной» половинки); б) — по Фентон, 1997.
Рис. 2. Геохронологическая шкала. Для того чтобы запомнить последовательность периодов, составляющих фанерозой (кембрий, ордовик, силур, девон, карбон, пермь, триас, юра, мел, палеоген, неоген, антропоген), студенты испокон веков пользуются мнемонической фразой не вполне педагогичного свойства: «Каждый отдельный студент должен купить пол-литра. Ты, Юрик, мал — подожди немного, а то…».
Рис. 3. Соответствие стратиграфических и временных подразделений.
ДОПОЛНЕНИЕ К ГЛАВЕ 1. Несколько слов о методологии науки. Принцип актуализма, «бритва Оккама» и презумпции. Проверка теории: верификации и фальсификации. ⇢
ГЛАВА 2. Образование нашей планеты: «холодная» и «горячая» гипотезы. Гравитационная дифференциация недр. Происхождение атмосферы и гидросферы. ⇢
Рис. 4. Структура недр планеты (со схематическим вулканом).
ГЛАВА 3. Эволюция земной коры. Дрейф континентов и спрединг океанического дна. Мантийная конвекция. ⇢
Рис. 5. Истоки возникновения теории дрейфа континентов: а — совмещение береговых линий приатлантических материков; б — следы пермо-карбонового оледенения на современных континентах (по Монину, 1980, и Вегенеру, 1925).
а).
б).
Рис. 6. Изостазия: а — соотношение в различиях между величиной надводных и подводных частей двух айсбергов (a:b); б — структура континентальной и океанической коры (по Уеда, 1980).
Рис. 7. Траектории движения полюса относительно континентов при их современном расположении: а — Северного относительно Европы и Северной Америки; б — Южного относительно Африки и Южной Америки; в — те же траектории. но при совмещении приатлантических частей континентов в соответствии с реконструкциями Вегенера (по Монину, 1980).
Рис. 8. Модель конвекции в мантии как механизма континентального дрейфа — а; схематический разрез Земли на основе гипотезы разрастания (спрединга) океанического дна — б; район глубоководного желоба — в: литосферная плита погружается в астеносферу (А), упирается в ее днище (Б и В) и разламывается — отламывается часть (Г). В зоне «трения» плит — мелкофокусные землетрясения (черные кружки), в зоне «упора» и «разлома» плиты — глубокофокусные землетрясения (белые кружки) (по Уеда, 1980).
Рис. 9. Свидетельства спрединга океанического дна: а — аномалии величины напряженности магнитного поля в районе Срединно-Атлантического хребта; б — карта значений возраста дна Северной Атлантики (цифры — миллионы лет) (по Монину, 1980).
Рис. 10. Положение материков: а — 180 млн лет назад; б — 135 млн лет назад; в — 65 млн лет назад; г — современное (по Монину, 1980).
Рис. 11. Возникновение конвективной ячейки в нагреваемой жидкости — стрелками указано направление токов (слева вид сбоку, справа вид сверху): а — ячейка закрытого типа; б — ячейка открытого типа; в — двухъячеистая конвекция (две ячейки открытого типа).
Рис. 12. Схема организации конвекционного процесса: а — теннисный мяч, состоящий из двух лоскутов; б — схема поверхности планеты, имеющей две конвективные ячейки: «шов» — линия подъема мантийного вещества (срединно-океанические хребты), материки выстраиваются вдоль линии опускания мантийного вещества (оси каждого из лоскутов); в — поверхность современной Земли (заштрихован американо-антарктический «лоскут») (по Монину, 1980).
ГЛАВА 4. Происхождение жизни: абиогенез и панспермия. Гиперцикл. Геохимический подход к проблеме. ⇢
Рис. 13. «Левая» и «правая» молекулы аланина.
Рис. 14. Реакционные циклы: а — абстрактный трехчленный цикл; б — цикл Бете — Вайцзеккера; в — цикл Кребса; г — каталитический цикл; д — гиперцикл (по Эйгену, 1983).
Рис. 15. «Маргаритковый Мир» Лавлока. Изменения температуры поверхности планеты с изменением светимости Солнца (1,0 — нынешнее состояние) при наличии единственной морфы маргариток (а) и при двух, «светлой» и «темной», способных кондиционировать среду обитания (б) (по Lovelock, 1982).
ДОПОЛНЕНИЕ К ГЛАВЕ 4. Термодинамические подходы к сущности жизни. Второе начало термодинамики, энтропия и диссипативные структуры. ⇢
ГЛАВА 5. Ранний докембрий: древнейшие следы жизни на Земле. Маты и строматолиты. Прокариотный мир и возникновение эукариотности. ⇢
Рис. 16. Геологические свидетельства изменений состава земной атмосферы и условий среды на протяжении докембрия и фанерозоя (по Schopf, 1992).
Рис. 17. Маты и строматолиты, современные и ископаемые: а — ископаемые строматолиты, общий вид; б — они же, в разрезе; в — современные строматолитовые постройки в Шарк-Бэй, Австралия; г — поперечный разрез мата; д — образование строматолита матом (схема) (по Schopf, 1992, и Dzik, 1997).
Рис. 18. Схематическое изображение симбиогенеза (по Dzik, 1997).
ГЛАВА 6. Поздний докембрий: возникновение многоклеточности. Гипотеза кислородного контроля. Эдиакарский эксперимент. ⇢
Рис. 19. Изменения во времени относительного обилия основных биотических компонентов: а — прокариоты-строматолитообразователи; б — свободноживущие прокариоты; в — эукариотный фитопланктон; г — многоклеточные растения; д — многоклеточные животные (по Schopf, 1992).
Рис. 20. Ключевые характеристики истории позднего протерозоя. Минимумы на кривой захоронения органического углерода соответствуют ледниковым эпохам и интенсивному образованию железорудных формаций (по Ноллю, 1995).
Рис. 21. Эдиакарская фауна: а — различные радиально– и билатерально-симметричные формы;б — строение дикинсонии (по Dzik, 1997).
ДОПОЛНЕНИЕ К ГЛАВЕ 6. Взаимоотношения хищника и жертвы в экологическом и эволюционном масштабах времени. ⇢
Рис. 22. Схема распространения в позднем докембрии и раннем кембрии основных размерных и морфологических групп фитопланктона (по Бурзину, 1987).
ГЛАВА 7. Кембрий: «скелетная революция» и пеллетный транспорт. Эволюция морской экосистемы: кембрий, палеозой и современность. ⇢
Рис. 23. Кривые таксономического разнообразия в фанерозое (по Raup, Sepkoski, 1993).
Рис. 24. Различные кембрийские животные: лобоподы (а–б); членистоногие неясного систематического положения (в–д); трилобиты (е–ж) (по Dzik, 1997): а — Xenusion; б — Aysheaia; в — Wiwaxia; г — Anomalacaris; д — Opabinia; е — Olenoides; ж — Ogygopsis.
Рис. 25. Археоциаты: а — Archaeocyathida; б — Capsulocyathida; в — Kazachstanicyathida; г — Archaeocyathida (по Журавлеву, 1979).
Рис. 26. Самые страшные хищники раннего палеозоя: а — ракоскорпион; б — динихтис (по Трофимову, 1965).
Рис. 27. Палеозойские и мезозойские головоногие: а — исходная жизненная форма головоногих (архаичная наутилоидея Mandaloceras); б — прямое головоногое (наутилоидея Michelinoceras); в — свернутое головоногое (аммонит); г — внутреннераковинное головоногое (белемнит и его раковина — «чертов палец») (по Фентон, 1997).
Рис. 28. Челюсти ископаемой акулы Carcharodon megalodon; в руках у стоящего человека челюсти современной большой белой акулы (по Цингеру, 1963).
ГЛАВА 8. Ранний палеозой: «выход жизни на сушу». Появление почв и почвообразователей. Высшие растения и их средообразующая роль. Тетраподизация кистеперых рыб. ⇢
а).
б).
Рис. 29. Наземная жизнь в девоне: а — реконструкция зарослей псилофитов в Райни (девон Шотландии); б —древнейшее наземное позвоночное ихтиостега (девон Гренландии) (по Norman, 1994, и Фентон, 1997).
Рис. 30. Родословное древо первых наземных растений (по White, 1994).
Рис. 31. Преемственность анатомических структур (череп, конечности и позвонки) кистеперых рыб и амфибий: идентичные кости черепа имеют одинаковую заливку; отдельно — поперечный шлиф половинки зуба лабиринтодонта (по Фентон, 1997).
Рис. 32. Архаичный лабиринтодонт Acanthostega: а — скелет; б — реконструкция в естественной обстановке (по Castes, 1996, и Hamond, 1996).
ГЛАВА 9. Поздний палеозой — ранний мезозой: криоэры и термоэры. Палеозойские леса и континентальные водоемы: растения и насекомые. ⇢
Рис. 33. Расположение главных палеофлористических областей в позднем палеозое: а — при современном положении материков; б — на мобилистской реконструкции.
А — Ангарская, Е — Еврамерийская, К — Катазиатская и Г — Гондванская области (по Мейену, 1981).
Рис. 34. Схема циркуляции в атмосфере и гидросфере: а — криоэра (циркуляция в океанах термическая); б — термоэра (циркуляция в океанах галинная).
Рис. 35. Растительный мир карбонового периода: а — заболоченный карбоновый лес; б, в, г — растения, характерные для тропической Еврамерийской области; д, е — для внетропической Ангарской области; ж — для внетропической Гондванской области (по Фентон, 1997, и Мейену, 1981); б — лепидодендрон (плаунообразное); в — каламит (хвощеобразное); г — древовидный папоротник; д — лофиодендрон и томиодендрон (плаунообразные); е — кордаиты (хвойные); ж — глоссоптерис (гинкговое).
Рис. 36. Палеозойские насекомые и гипотетические предки крылатых насекомых: а — стрекоза подотряда Meganeurina; б — диктионеврида; в — мисхоптерида; г — гипотетический предок, родственный современным щетинохвосткам.
ГЛАВА 10. Поздний палеозой — ранний мезозой: эволюция наземных позвоночных (1). Анамнии и амниоты. Две линии амниот — тероморфная и завроморфная. ⇢
Рис. 37. Расположение жевательной мускулатуры: а — лабиринтодонт Ichthyostega; б —примитивная капториноморфная рептилия Paleothyrus (по Norman, 1994).
Рис. 38. Филогения рептилий: а — родословное древо (в основании соответствующих ветвей — схематически изображенные типы черепа); б — происхождение четырех типов черепа (по Romer, 1950, и Norman, 1994).
Рис. 39. Обобщенные схемы филогении тетрапод: а — традиционная; б — современная. А — анапсиды; Д — диапсиды; С — синапсиды; Э — эвриапсиды.
а).
Рис. 40. Палеозойские рептилии: тероморфы (а–д) и анапсиды (е) (по Ивахненко и Корабельникову, 1986).
а — хищный пеликозавр Dimetrodon; б — растительноядный дицинодонт Dicinodontus; в — горгонопс Inostrancevia; г — его череп; д — продвинутый цинодонт Dvinia prima («почти млекопитающее»); е — парейазавр.
Рис. 41. Замещение тероморфов завроморфами-архозаврами в триасовых фаунах (по Dzik, 1997). Процесс шел параллельно и среди фитофагов (замещение дицинодонтов и ринхозавров на растительноядных динозавров-завропод), и среди хищников (замещение цинодонтов на текодонтов).
Рис. 42. Мезозойские морские рептилии: эвриапсиды (а–г) и диапсиды (д–е) (по Фентон, 1997); а — ихтиозавр; б — плакодонт; в — плезиозавр-эласмозавр; г — плезиозавр-плиозавр; д — мозазавр; е — морской крокодил.
Рис. 43. Локомоция рептилий и маммалий: а — латеральное (А) и парасагитальное (Б) положение конечностей; б — постановка тела у рептилий (А) и маммалий (Б); в — «рептильный» шаг; г — «маммальный» шаг (по Шилову, 1994).
ГЛАВА 11. Поздний мезозой: эволюция наземных позвоночных (2). Завроморфный мир. Маммализация териодонтов. Динозавры и их вымирание. ⇢
Рис. 44. Филогения архозавров (по Romer, 1950).
Рис. 45. Наземные архозавры — динозавры и текодонты (по Фентон, 1997); а —диплодок; б — его череп; в — тиранозавр; г — мелкая теропода Ornitholestes; д — гадрозавр; е — трицератопс; ж — стегозавр; з — анкилозавр; и — текодонт.
Рис. 46. Триасовые текодонты — экологические аналоги более поздних архозавров (динозавров и крокодилов): а — этозавр Steganolepis (аналог анкилозавров); б — псевдозух Ornithosuchus (аналог теропод-карнозавров); в — фитозавр Parasuchus (аналог крокодилов) (по Кэрроллу, 1992).
Рис. 47. Завоевание воздуха рептилиями: а, б, в — планеры из числа триасовых низших диапсид; г — птерозавры; д, е — предки птиц (по Dzik, 1997, и Фентон, 1997): а — Icarosaurus siefkei; б — Sharovipteryx mirabilis; в — Longisquama insignis; г — птеранодон; д — протоавис; е — археоптерикс.
Рис. 48. Охотящиеся рамфоринхи (по Norman, 1994).
Рис. 49. Происхождение млекопитающих («маммализация териодонтов»): а — Megazostrodon, древнейшее из известных млекопитающих (верхний триас); б — схема филогенеза, демонстрирующая очередность приобретения маммальных признаков в различных филогенетических линиях тероморфов (I–VIII) — см. ниже; в — эволюция челюстных структур и среднего уха (по Татаринову, 1986, и Norman, 1994): I — звукопроводящий аппарат из трех слуховых косточек; II — вторичное челюстное сочленение между зубной и чешуйчатой костями; III — зачаточная барабанная перепонка в вырезке угловой кости; IV — мягкие, снабженые собственной мускулатурой губы; V — сенсорная зона на верхней губе (протовибриссы); VI — расширенные большие полушария головного мозга; VII — трехбугорчатые заклыковые зубы; VIII — верхние обонятельные раковины.
ГЛАВА 12. Мезозойские биоценотические кризисы. Ангиоспермизация мира (средний мел) и Великое вымирание (конец мела). Импактные и биотические гипотезы. ⇢
Рис. 50. Распределение в меловых отложениях основных типов пыльцы и листьев покрытосеменных (по Мейену 1981).
Рис. 51. Эволюция насекомых в мезозое: процент вымерших семейств от общего числа семейств насекомых в позднемезозойских и кайнозойских фаунах (по Жерихину, 1978).
Рис. 52. Голосеменные-имитаторы цветковых и насекомые-имитаторы бабочек: а — гнетовое Dinophyton; б — гнетовое Eoantha; в — беннеттит Baisia; г — сетчатокрылое Kalligrammatidae (по Красилову, 1994, и Пономаренко, 1980).
ГЛАВА 13. Кайнозой: наступление криоэры. Новые типы сообществ — тропические леса и травяные биомы. Эволюция млекопитающих и появление человека. ⇢
a).
б).
Рис. 53. Материки и морские течения: а — мезозойское (средний мел) и б — современное расположение материков (по Ясаманову, 1984).
Рис. 54. Третичные млекопитающие Южной Америки: а — неполнозубые; б, в, г — «южноамериканские копытные»; д, е — хищные сумчатые (по Фентон, 1997) а — глиптодонт; б — литоптерна Thoatherium; в — литоптерна Toxodon; г — нотоунгулят Macrauchenia; д — сумчатый волк Prothylacynus, е — сумчатый саблезубый тигр Thylacosmilus; ж — череп Thylacosmilus; з — череп «северной» саблезубой кошки Smilodon (в одном масштабе).
Рис. 55. Раннетретичные растительноядные млекопитающие Арктогеи: а — кондиляртра (группа, исходная и для «северных», и для «южноамериканских» копытных) Phenacodus; б — диноцерат Uintotherium; в, г — парнокопытные; д, е — непарнокопытные (по Фентон, 1997, и Norman, 1994); в — «жирафовый верблюд» Aepicamelus; г — гигантская (высота в холке 2,1 м) свинья Dinochyus; д — халикотерий Moropus; е — гигантский безрогий носорог индрикотерий.
Рис. 56. Раннетретичные хищники Арктогеи: а — креодонт Patriofelis (длина около 1,5 м); б — собакоподобная мезонихида Synoplotherium; в — голова гигантской мезонихиды Andrewsarchus (рядом, в том же масштабе, изображена голова бурого медведя); г — диатрима (по Фентон, 1997, и Norman, 1994).
Рис. 57. Великий американский обмен (по Кэрроллу, 1993, и Norman, 1994). Диаграмма замещения «южных» копытных на территории Южной Америки: в прямоугольниках — число родов, на шкале слева — ярусы южноамериканской региональной шкалы.
ГЛАВА 14. Четвертичный период (антропоген): Великое оледенение. Ледниковая теория. Перигляциальные сообщества и мамонтовая фауна. ⇢
Рис. 58. Оледенение Северного полушария: а — в наши дни; б — в последнюю ледниковую эпоху (по Имбри, 1988).
Рис. 59. Проверка теории Миланковича: сопоставление климатической истории Европы (вверху) с инсоляционными кривыми Миланковича, рассчитанными для 55-й, 60-й и 65-й широт (внизу) (по Имбри, 1988).
Рис. 60. Вымершие представители мамонтовой фауны: а — шерстистый носорог; б — смилодон (по Трофимову, 1965).
Рис. 61. Климат последнего тысячелетия (по Имбри, 1988).
ДОПОЛНЕНИЕ К ГЛАВЕ 14. Историческая биогеография. Викариантная модель и концепция «оттесненных реликтов». Фитоспрединг. ⇢
Рис. 62. Географическая история сумчатых: пути расселения из центра происхождения (по палеонтологическим данным) (по Norman, 1994).
Рис. 63. Пример южнополушарной дизъюнкции: распространение родов пауков-археид по современным материкам (а) и при нанесении его на карту Гондваны (б). Ископаемые рода (из эоценового балтийского янтаря и из юры Казахстана) помечены крестиком (по Еськову, 1984).
Рис. 64. Схема, отражающая степень родства между комарами-звонцами, обитающими в Южной Америке (ЮА), Австралии (АВ), Новой Зеландии (НЗ), на юге Африки (АФ) и на блоке северных континентов, в Лавразии (ЛВ). Порядок ветвлений кладограммы действительно совпадает с порядком, в котором теряли между собой связь фрагменты Пангеи (по Brundin, 1966).
Рис. 65. «Циркумпацифическое домино» — вероятный ход сокращения первоначально единого биполярного циркумпацифического ареала. I — группа присутствует в регионе, II — группа вымерла; а — внетропическая Восточная Азия, б — запад Северной Америки, в — восток Северной Америки, г — внетропическая Австралия, д — Новая Зеландия, е — внетропическая Южная Америка (по Eskov, 1986). Примеры ареалов: 1 — пауки подотряда Hypochilomorphae; 2 — хвойные рода Tsuga; 3 — насекомые отряда Grylloblattida; 4 — гигантские саламандры Cryptobranchiidae; 5 — саламандры семейства Ambistomatidae; 6 — клопы подотряда Peloridiina;7 — цветковые семейства Tetrachondraceae; 8 — цветковые семейства Eucryphiaceae; 9 — ручейники семейства Helicophiidae; 10 — хвойные семейства Taxodiaceae;11 — насекомые-вислокрылки рода Protochauloides; 12 — пауки-птицеяды семейства Mecicobothriidae; 13 — лягушки семейства Leiopelmidae; 14 — цветковые семейства Lardisabalaceae; 15 — скорпионницы семейства Meropeidae.
Рис. 66. Филогения высших растений и географическая приуроченность основных филогенетических линий (по Мейену, 1987): 1 — нотальные (гондванские) внетропические области; 2 — экваториальные области; 3 — бореальные внетропические области; 4 — географическая ситуация неопределена.
РЕКОМЕНДУЕМАЯ ЛИТЕРАТУРА. ⇢
Художественная литература. ⇢
Научно-популярная литература. ⇢
Научная и учебная литература. ⇢
БИОГРАФИЧЕСКИЙ СЛОВАРЬ. ⇢
СЛОВАРЬ ТЕРМИНОВ. ⇢
СЛОВАРЬ НАЗВАНИЙ ЖИВЫХ И ИСКОПАЕМЫХ ОРГАНИЗМОВ. ⇢
ГЕОХРОНОЛОГИЧЕСКАЯ ШКАЛА. ⇢
Таблица 1.
Таблица 2.
Окончание табл. 2.
Примечания. ⇢

Кирилл Юрьевич Еськов.