Kambrijska eksplozija. Pretkambrijski tragovi metazoa

Statistička analiza posjećenost naše web stranice to uvjerljivo pokazuje najveći uspjeh koriste se znanstveno-popularni članci, a materijali ove vrste gledaju se dosljedno kroz dulje vremensko razdoblje. Stoga sam odlučio ponovno raditi u tom smislu, pokrivajući temu koja me već dugo muči.

Pitanje kako je svijet mogao izgledati na početku svog putovanja muči umove ljudi od pamtivijeka. Dugo su misterije prošlih razdoblja ostale zapečaćene tajne, au nedostatku znanstvenih spoznaja čovječanstvo je stvorilo mitove koji podsjećaju na dijete u kolijevci okruženo bajkovitim fantazijama. S razvojem znanstvenog svjetonazora misteriji nisu nigdje nestali, samo su poprimili konkretan oblik. Jedna takva misterija je kambrijska eksplozija.

Poznato je da se starost geoloških stijena može odrediti stratigrafski: mlađi slojevi, u pravilu, leže iznad starijih. Iz fosiliziranih ostataka izumrlih organizama koji prožimaju stijene moguće je ponovno stvoriti sliku postupne evolucije života na Zemlji. Međutim, ta postupnost iznenada prestaje na dubinama koje odgovaraju slojevima kambrijskog razdoblja (prije 541,0 ± 1,0 milijuna godina - prije 485,4 ± 1,9 milijuna godina). Ovdje se može pronaći gotovo sve moderne vrste višestanične životinje, a onda - kao da je nastala praznina, tajanstveni prekambrij, kao da se dogodio čin stvaranja... Taj je fenomen u znanosti dobio naziv Kambrijska eksplozija.

kambrijski

Međutim, u stvarnosti, znanstvenici su otkrili otiske drevnijih životinja Dugo vrijeme pripisani su kambrijskim slojevima i identificirani s taksonomskim skupinama organizama koji su preživjeli do danas. Njemački geolozi naišli su na slične artefakte u Namibiji u Južnoj Africi 1908. godine, a R. Sprig u Ediacari u Južnoj Australiji početkom 30-ih. XX. stoljeća, koji je 1947. godine objavio rad “Ranokambrijske meduze Flinders Ranges of South Australia”. Izbjeći iskušenje da se nepoznato objasni onome što je odavno poznato - to zahtijeva određenu hrabrost od istraživača. Tek 1952. godine, akademik Akademije znanosti SSSR-a B.S. Sokolov je utvrdio postojanje venda, razdoblja koje je prethodilo kambriju. “...po prvi put, takozvana edijakarska fauna Metazoa bez kostura, izvorno smatrana kambrijem, zauzela je svoj pravi geokronološki položaj... Vendsko razdoblje (Vendian) nazvano je po najstarijem slavensko pleme Vendi (ili Vendi), koji su živjeli južno od Baltičkog mora.”

Boris Sergejevič Sokolov

S tim u vezi, ne mogu odoljeti da vam ne ispričam smiješan slučaj kada je u dobi od 5 godina kandidat geoloških znanosti dobio spor o ovom pitanju. Opet su se u našoj kući okupili gosti na nekom obiteljskom slavlju. Završavalo je potpuno drugačije doba u životu zemlje, a sada se prosperitetni sovjetski Baku sa stolovima punim voća i kavijara od jesetre, s redovitim posjetama prijateljske grupe rođaka, čini kao san. S rođak Pod vodstvom naše starije sestrične te smo se večeri igrali astronauta, putujući zavezanih očiju po prozorskim daskama i ormarima, zamišljajući ih kao druge planete. A u djetinjstvu sam imao knjigu iz paleontologije “Živa prošlost Zemlje”, s geokronološkom tablicom u kojoj je bio i vendski period... Ujak, tada kandidat geoloških znanosti, pitao me: koje je razdoblje prvi, a ja sam odgovorio da vendski. A moj stric odgovara: ne, Cambrian. Nisam se složio s njim. Nakon nekog vremena, preturajući po nekoj literaturi, ujak je priznao da su se pojavili novi znanstveni podaci, što je prilično zabavilo moje roditelje.

Ali vratimo se kambrijskoj eksploziji. Uz t.zr. Nije tako teško stratigrafski odgovoriti o razlozima uočenog eksplozivnog porasta broja nalaza s prijelazom iz prekambrijskih u kambrijske slojeve. U kambriju su se pojavili skeletni organizmi: školjke, školjke, bodlje - sve je to savršeno očuvano u fosilnom obliku. Prekambrijski oblici su meka tijela i bez kostura, potreban je poseban splet okolnosti da bi njihovi otisci ostali uspomene u analima našeg planeta i zato se o njima dugo ništa nije znalo. Dakle, sada je to povijest organski svijet Zemlja je podijeljena na 2 velika eona: fanerozoik - doba očitog života i kriptozoik - doba skrivenog života. No, koji je bio pravi razlog za tzv. "revolucija kostura?"

Postoje vrlo različite verzije o ovom pitanju, zainteresirani se uvijek mogu upoznati s njima na Internetu. Dugo je vremena u ruskoj literaturi dominirala hipoteza da je iz geoloških razloga povećanje koncentracije iona Ca2+ u morskoj vodi, potrebnih za izgradnju zaštitnih sustava, kao što su školjke, školjke itd. - razlog. No, još 2007. godine na pamet mi je pala drugačija verzija u obliku intuitivnih vizualnih slika, koja se činila jednostavnijom i logičnijom (po principu Occamove britve da je najkraći put do istine u pravoj liniji). S vremenom je postalo jasno da su mnogi znanstvenici koji se bave problemom krenuli istim putem, a sada se ova hipoteza spominje čak iu domaćim školskim udžbenicima biologije.

“...već je istraženo na tisuće primjeraka predstavnika vendske biote i ni na jednom od njih nisu pronađena oštećenja ili tragovi ugriza. To znači da bioturbatora, makroskopskih strvinara i predatora koji drobe hranu praktički nije bilo u vendskom ekosustavu. Mrtva organska tvar bila je podvrgnuta samo mikrobnoj razgradnji." Inače, 2007. godine ni te činjenice mi nisu bile poznate.

Dakle, odnosi grabežljivac-plijen među višestaničnim organizmima pojavljuju se tek u kambriju (iako postoje dokazi, i to je prirodno, da su nastali u ediacaranu (alternativni naziv za vendsko razdoblje). “S povećanjem količine kisika (kao rezultat milijuna godina fotosintetske aktivnosti algi – napomena autora .), neke su životinje počele jesti druge, izazivajući kambrijsku eksploziju kroz eskalaciju “utrke u naoružanju” između grabežljivaca i plijena.” Ovdje se misli na da je nastanak disanje kisikom omogućio povećanje brzine metabolizma i energije, a ovdje moja znanstvena intuicija napipava neki uzročno-posljedični neuspjeh: pojavu antagonističkih ekološki odnosi grabežljivac-plijen definiran je kao progresivan, s t.zr. učinkovitost korištenja resursa, aromorfoza (aromorfoza je progresivni evolucijski skok) - pojava disanja kisika. Ako se prisjetimo ovog koncepta V.I. Vernadskog kao pritisak života, uzrokovan njegovom kontinuiranom željom za umnožavanjem biomase u procesu reprodukcije s jedne strane i ograničenim raspoloživim resursima s druge strane, logično je pretpostaviti da je odnos grabežljivac-plijen nastao kao posljedica onih opisao V.I. Načela Vernadskog. Ukratko, jednog dana ih je bilo previše, a njihovo oružje i ono čime su se branili jedni od drugih pretvorilo se u kamen...

Postoji hipoteza prema kojoj bi se vendske životinje mogle hraniti mikroskopskim algama-simbiontima koji žive u njihovim tijelima, a koji su zauzvrat trošili sunčevu energiju u procesu fotosinteze, jer se čini da su mnogi predstavnici biote Ediacarana bili stanovnici poplavljenih sunčeve zrake plitke vode. Kao dodatni način ishrane ovaj način ishrane nalazimo i kod suvremenih životinja. U vendskom razdoblju ovaj je način prehrane mogao biti glavni. Svijet vendobionta, u kojem nitko nikoga nije jeo, McMenamin je nazvao “vrtom Ediacara”, s očitom aluzijom na rajski vrt. I meni je pala na pamet slična aluzija.

Kakav je bio Venda svijet? Dan je bio 3 sata kraći, a godina je imala 420 dana. Drugi kontinenti, drugi oceani... Pretkambrijski svijet živopisno opisuje Ya.E. Malakhovskaya i A.Yu. Ivancov... “Dna golemih plitkih mora i niskih kopnenih područja bili su prekriveni sagovima bakterijskih prostirki, a na nekim su se mjestima lelujale šume vrpčastih algi.” “Bila je to velika glacijacija: prema znanstvenicima, tada je led plutao u more čak iu tropsku zonu, a kopno je bilo gotovo potpuno prekriveno ledenjacima. Nakon završetka ledenog doba, zajednice mikroorganizama i algi koje su se vraćale u plitke vode već su uključivale višestanične životinje. Među tim stvorenjima mekog tijela bilo je divova, koji su dosezali duljinu od jednog i pol metra, i vrlo malih, ne više od 2-3 mm. Neki su plivali ili lebdjeli u vodenom stupcu, drugi su živjeli na dnu: bili su pričvršćeni za njega, ležali su slobodno ili puzali.” “Unatoč stogodišnjoj povijesti proučavanja vendskih otisaka, donedavno nije postojao zadovoljavajući odgovor na pitanje tko su bili vendski organizmi - biljke, životinje, gljive ili su pripadali nekom drugom kraljevstvu koje do danas nije preživjelo. Većina ih istraživača smatra višestaničnim životinjama, možda samo zbog vanjske sličnosti otisaka s nekim beskralješnjacima."

Czarnia (Sharnia masoni) vodio privržen način života.

Tribrachidium (Tribrachidium heraldicum) sjedio nepomično na dnu, samo su se trepavice na vanjskoj površini lagano pomicale. Trepetljike su hvatale sitne organske čestice iz vode i tjerale ih od periferije prema središtu do ušća, možda čak do tri ušća.

Dickinsonia (Dickinsonia lissa, Dickinsonia cf. tenuis, Dickinsonia costata) puzao. Najveći, dug 1,5 m, potječe iz Ediacara.

Kimberella (Kimberella quadrata) pomalo podsjećaju na mekušce.

Yorgia (Yorgia waggoneri), čija je ventralna strana tijela bila prekrivena nečim sličnim cilijantnom epitelu, potonuvši na dno, izjedajući područje supstrata ispod (cilije epitela uhvatile su i premjestile organske čestice u usta). Zatim je otplivala na drugo mjesto... Nakon što je dio morskog dna na kojem su životinje pasle bio prekriven sedimentom, njihovi su se tragovi uspjeli sačuvati zahvaljujući gustom organskom filmu na koji su bili, takoreći, “urezani”. ”

Ventogyrus (Ventogyrus chistyakovi) vjerojatno plivao.

Navedite sve znanstveno-popularni članak nema smisla…

Kao tinejdžerica u postsovjetskom Bakuu imala sam najljepši san u životu. Pete su mi milovale vodu noćnog pretpovijesnog mora. Na dnu među stijenama nalazi se pijesak i fluorescentni jorgovan, zelene, tirkizne spužve i grmlje koje nejasno podsjeća na koraljne polipe... Teret stotina milijuna godina okrutne evolucije i kasnije ljudske povijesti - sve je daleko ispred i iznad ... Tu, na obali Vendskog mora, obuze me lakoća i spokoj.

Zatim je stigao kambrijski trilobit. Dodirnula sam njegovu ljusku...

Bližio se kambrij... Probudio sam se.

Književnost:

1. Malakhovskaya Ya. E., Ivantsov A. Yu. Šareni ilustrirani atlas najstarijih životinja mekog tijela vendskog razdoblja // Arkhangelsk, izdavačka kuća PIN RAS: 2003. 48 str.
2. Sokolov B.S. Eseji o formiranju Vende // M.: KMK Ltd., 1997. 157 str.
3. Mario Aguilera. Dawn of Carnivores objašnjava životinjski boom u dalekoj prošlosti // UC San Diego News Center, 30. srpnja 2013.
4. Yastrebov S. A. Kambrijska eksplozija // Chemistry and Life, 2016, br. 10.
5. Mark A. S. McMenamin. Vrt Ediacara // PALAIOS, sv. 1, br. 2 (travanj 1986), str. 178-182 (prikaz, ostalo).

U video formatu:

O kambriju:

Sva izdanja "Evolucije":

Radi lakšeg proučavanja, povijest našeg planeta i života na njemu podijeljena je u vremenska razdoblja, čije su granice geološke promjene u zemljinoj kori - procesi izgradnje planina, uspon i pad kopna, promjene obrisa kontinenata, globalne promjene klima.

Najduža kronološka razdoblja Zemljine povijesti nazivaju se erama (trajala su stotinama milijuna godina). Ere se pak dijele na razdoblja.

Znanstvenici dobivaju sve podatke o Zemljinoj prošlosti proučavajući geološke dokaze svjetskog rekorda. Unutrašnjost planeta sastoji se od različitih slojeva stijena i sedimentnih stijena, koji su nastali pod kontinuiranim utjecajem vanjskih uvjeta koji su odredili izgled Zemlje u dalekoj prošlosti. Geološke formacije sačuvale su i kroz milijune godina nosile informacije o živim organizmima koji su nastanjivali oceane i kopno u različitim geološkim razdobljima. Zahvaljujući tome danas imamo priliku zamisliti izgled Zemlje u dalekoj prošlosti i pratiti evoluciju života kroz 3,5 milijarde godina od trenutka njegove pojave.

Istražujući drevne stijene i fosile, znanstvenici su otkrili dva neobjašnjiva fenomena u geološkoj i biološkoj prošlosti Zemlje. Prvi fenomen naziva se Univerzalna neusklađenost, a radi se o kontaktu stijena iz različitih geoloških razdoblja koja ne slijede jedna za drugom. Takav kontakt narušava logičan slijed položaja slojeva, prema kronološkoj periodici različitih povijesnih faza u geologiji. Treba napomenuti da je nelogičan kontakt stijena posvuda. To je zbog miješanja struktura Zemljina kora kao rezultat tektonske aktivnosti i erozijskih procesa. Međutim, Globalna neusklađenost ne može se time objasniti, budući da je široko rasprostranjena i odražava nekoordinirani kontakt stijena starih otprilike 2,9 milijardi godina i mladih kambrijskih sedimenata koji su nastali prije otprilike 500 milijuna godina.

Drugi fenomen koji se tiče biološke prošlosti Zemlje naziva se "Kambrijska eksplozija". Paleontolozi su ovim pojmom nazvali nagli brzi rast raznolikost vrstaživi organizmi u razdoblju kambrija (sam početak paleozoika). To se dogodilo u kronološkom razdoblju od 30 milijuna godina (prije otprilike 542–510 milijuna godina). U tako kratkom vremenskom razdoblju prema paleontološkim standardima, broj bioloških vrsta povećao se stotinama puta. Odjednom se pojavila velika raznolikost organizama s ljuskom, a pojavili su se i prvi hordati i prarakovi (nazvani trilobiti).

Najpoznatiji i najproučeniji dokaz za postojanje ova dva znanstveni fenomeni nalazi se u Sjedinjenim Državama. Ovo je Grand Canyon koji se nalazi na visoravni Colorado, Arizona. Omiljeno mjesto za turiste iz cijelog svijeta. Tamo su paleontolozi pronašli najveći broj fosiliziranih oblika života, toliko različitih od organizama mekog tijela koji su živjeli u ediakaranskom razdoblju koje je prethodilo kambriju.

Već dugo vremena znanstvenici iz cijelog svijeta traže tragove fenomena kambrijskog razdoblja. Nedavno se u znanstvenim krugovima pojavila teorija koja je objasnila prirodu nastanka Univerzalne neusklađenosti i "kambrijske eksplozije" i utvrdila odnos između ove dvije jedinstvene činjenice planetarne povijesti.

Prije oko 600 milijuna godina počele su se događati velike promjene u utrobi Zemlje, uzrokujući kolosalne pomake na površini planeta. Došlo je do pokreta litosferne ploče, koji je raskomadao nekada jedinstveni kontinent - Gondwanu, mnogi su vulkani istovremeno izbacivali valove lave. Rašireni potresi uzrokovali su goleme tsunamije. Površina kopna bila je više puta preplavljena vodama svjetskih oceana, što je bio glavni razlog nastanka Svjetskog razdora.

Mlađi i plići sedimentni slojevi podložni su razaranju vodom i srodnim čimbenicima nekoliko puta sporije nego starije i dublje stijene. U razdobljima kontinentalnih poplava došlo je do erozije i degradacije sedimentnih stijena, a drevne stijene bile su izložene i podvrgnute brzoj eroziji. Proizvodi razaranja stijena u milijardama tona otopljeni su u vodama prapovijesnih oceana. Naglo se povećala koncentracija iona kalija, kalcija, magnezija, željeza, fosfata i sulfata. Acidobazna ravnoteža Vode svjetskih oceana naglo su se pomaknule prema alkalnoj strani.

Glavno načelo života je da, da bi postojao, živi organizam mora stalno održavati stalnu unutarnju okolinu. Primitivni potomci mekog tijela suvremeni organizmi morao brzo evoluirati kako bi izdržao naglu promjenu životnih uvjeta. Trenutni proboj u evoluciji drevni život bio je prisilni odgovor na naglo povećanje koncentracije raznih soli u morskoj vodi. Rezultat ovog evolucijskog skoka bili su mehanizmi mineralizacije koji su evoluciju drevnih životinja usmjerili u drugom smjeru.

Ovu teoriju podupire istodobna pojava mineralnih kostura u nesrodnim organizmima tijekom kambrijskog razdoblja. Tri glavne vrste mineralnih soli odredile su smjer daljnje evolucije života - kalcijev fosfat, mineralna osnova kostura hordata, kalcijev karbonat i silicijev oksid, koji su materijal ljuštura prvih bića s ljuskom. Kalcij, silicij i fosfati glavne su komponente kambrijskog sloja koji je formirao mjesta Svjetske nesukladnosti.

Novonastali mladi životni oblici imali su prednost u odnosu na primitivne mekane, bez čvrstih organa. Novi organizmi imali su zube za napad i obranu, školjke za obranu, strune i čvrste kosture koji su im omogućili da se kreću kroz vodu sa svrhom i većim brzinama. Iznenadno stjecanje mehanizama mineralizacije omogućilo je mladim stvorenjima da se množe u neviđenim brojevima i istisnu starije oblike života. Masa prvih stvorenja s mineralnim organima bila je osnova za formiranje geoloških slojeva kambrijskog razdoblja, koji su ležali na drevnim slojevima stijena.

Oblici života s mineralnim kosturima počeli su se stvarati u prekambriju, ali su geološke anomalije koje su formirale Svjetsku neskladnost višestruko ubrzale ovaj proces i dale mu eksplozivan karakter. Okidač procesa koji su stvorili izgled rasutog moderne vrsteživotinja, došlo je do brze mineralizacije vode svjetskih oceana. Geološki procesi odlučan biološka evolucija milijune godina u budućnost.

Dobrovoljni prilog čitatelja za potporu projektu

Što znači) pojava u ranom kambriju (oko 540 milijuna godina na evolucijskoj ljestvici) fosilnih naslaga predstavnika mnogih odjela životinjskog carstva, na pozadini odsutnosti njihovih fosila ili fosila njihovih navodnih predaka u pretkambrijskim naslagama.

Teorija evolucije nema pouzdano objašnjenje za ovaj "fenomen". Teorija kreacionizma u ovom fenomenu vidi još jedan dokaz neuspjeha teorije evolucije i dokaz u korist Stvaranja.

Povijest otkrića

Otkrivač Kambrijske eksplozije bio je Englez Robert Murchison, rodom aristokrat koji se pod utjecajem svoje ambiciozne supruge odlučio baviti znanošću. Proučavajući fosile višećelijskih starih doba i slojeve stijena u kojima su se nalazili, naišao je na jasno definiranu granicu ispod koje su bili tragovi samo najjednostavnijih jednostanični organizmi- bakterije i alge. A sloj iznad (u “kambrijskim” naslagama) sadrži bogatu raznolikost bioloških oblika. Murchison je bio praktičan kršćanin i dijelio je Linnaeusovo uvjerenje da "postoji točno onoliko vrsta koliko ih je Stvoritelj izvorno stvorio". U otkrivenoj pojavi vidio je dokaz djelovanja Božje ruke. 1830-ih Murchison je objavio rezultate svojih istraživanja.

Kambrijska eksplozija i darvinizam

Najnovija otkrića

Posljednjih stotinjak godina vjerovalo se da su se kralježnjaci pojavili kasnije u povijesti života. Međutim, 1999. godine u kambrijskim stijenama u Kini otkriveni su riblji fosili. što potvrđuje da se ribe pojavljuju iznenada u fosilnom zapisu zajedno sa svim drugim vrstama životinja. Kambrijska eksplozija postala je još glasnija. Da bi se te potpuno formirane ribe pojavile u kambriju, navodni predak kralježnjaka mora biti gurnut milijunima godina unatrag u pretkambrijsko razdoblje, gdje nema prijelaznih oblika za njih ili za sve glavne vrste organizama.

Godine 2006. geolozi su u Kini otkrili fosilizirani embrij životinje koji je, prema evolucionistima, star 600 milijuna godina. Da je do evolucije došlo, tada bi moderni embriji, nakon stotina milijuna godina evolucije, bili vrlo različiti od onih pronađenih u Kini. Međutim, embriji pronađeni u Kini potpuno su identični embrijima modernih životinja.

Godine 2008. otkriveni su fosili meduza u slojevima kambrija koji su gotovo identični modernim živim vrstama. Neki su imali mišiće, brojne žarne stanice, složene spolne organe i ponašanja (uključujući prepoznavanje partnera i udvaranje) i složene oči. Prema evoluciji, dok su ove meduze do danas ostale iste meduze, tijekom tog vremena (oko 500 milijuna godina) trebala se razviti gotovo cijela priroda - ptice, borovi, krokodili, klokani, slonovi, psi, cvijeće, rajčice, kitovi , gekoni itd.

vidi također

Linkovi

Biološka evolucija Argumentacija Terminologija Pojava života Povijest doktrine Kritika i činjenice

5. Mogući razlozi"Eksplozija"

Iako su prilično složene troslojne životinje postojale prije kambrija, evolucijski razvoj u ranom kambriju čini se iznimno brzim. Učinjeni su mnogi pokušaji da se objasne razlozi za ovaj "eksplozivan" razvoj.

Promjene okoline

Povećanje koncentracije kisika

Najranija Zemljina atmosfera uopće nije sadržavala slobodni kisik. Kisik koji moderne životinje udišu, sadržan u zraku i otopljen u vodi, proizvod je milijardi godina fotosinteze, uglavnom mikroorganizama. Prije otprilike 2,5 milijarde godina koncentracija kisika u atmosferi dramatično se povećala. Do tog vremena sav kisik proizveden od strane mikroorganizama u potpunosti je potrošen na oksidaciju elemenata s visokim afinitetom prema kisiku, poput željeza. Dok se njihovo potpuno vezivanje nije dogodilo na kopnu iu gornjim slojevima oceana, u atmosferi su postojale samo lokalne "oaze kisika".

Nedostatak kisika mogao bi spriječiti razvoj velikih, složenih organizama na duže vrijeme. Problem je u količini kisika koju životinja može apsorbirati okoliš, ograničeno površinom. Količina kisika potrebna za život određena je masom i volumenom organizma, koji s povećanjem veličine raste brže od površine. Povećanje koncentracije kisika u zraku i vodi moglo bi oslabiti ili potpuno ukloniti ovo ograničenje.

Treba napomenuti da je dovoljno kisika za postojanje velikih vendobionta bilo prisutno već u ediakaranskom razdoblju. Međutim, daljnji porast koncentracije kisika mogao bi dati organizmima dodatnu energiju za proizvodnju tvari potrebnih za razvoj temeljno većeg složene strukture tijela, uključujući ona koja se koriste za predatorstvo i zaštitu od njega.

Snježna zemlja

Postoji dovoljno dokaza da je u kasnom neoproterozoiku Zemlja prošla globalnu glacijaciju, tijekom koje većina bio je prekriven ledom, a površinska temperatura bila je blizu ledišta čak i na ekvatoru. Neki istraživači ističu da bi to moglo biti usko povezano s kambrijskom eksplozijom, budući da najraniji poznati fosili datiraju nedugo nakon završetka posljednje potpune glacijacije.

Međutim, prilično je teško ukazati na uzročno-posljedičnu vezu između takvih katastrofa i naknadnog povećanja veličine i složenosti organizama. Može biti, niske temperature povećao koncentraciju kisika u oceanu; njegova topljivost u morskoj vodi gotovo se udvostruči kada temperatura padne s 30 °C na 0 °C.

Fluktuacije izotopskog sastava ugljika

Sedimenti na granici Ediacaran-Cambrian pokazuju vrlo oštar pad, praćen neobično velikim fluktuacijama u omjeru izotopa C/C tijekom ranog kambrija.

Mnogi su znanstvenici sugerirali da je početni pad povezan s masovnim izumiranjem neposredno prije početka kambrija, a može se pretpostaviti i da je samo izumiranje posljedica prethodnog raspada metanskih klatrata. Opće je poznato da emisija metana i naknadno zasićenje atmosfere ugljičnim dioksidom uzrokuje globalni efekt staklenika, popraćen raznim ekološke katastrofe. Slična je slika opažena u trijasu, kada je život obnovljen nakon permskog masovnog izumiranja.

Međutim, prilično je teško objasniti kako bi masovno izumiranje moglo uzrokovati naglo povećanje taksonomske i morfološke raznolikosti. Iako su masovna izumiranja, poput perma i krede-paleogena, dovela do naknadnog povećanja broja pojedinačnih vrsta od beznačajnog do "dominantnog", međutim, u oba su slučaja ekološke niše zamijenjene, doduše drugim, ali jednako složenim organizmima. . Međutim, u novom ekosustavu nije primijećen nagli rast taksonomske ili morfološke raznolikosti.

Brojni su istraživači sugerirali da svako kratkoročno smanjenje udjela C/C u ranom kambriju predstavlja oslobađanje metana koji, zbog male efekt staklenika a porast temperatura doveo je do povećanja morfološke raznolikosti. Ali ova hipoteza ne objašnjava nagli porast taksonomske raznolikosti početkom kambrija.

Objašnjenja temeljena na razvoju organizama

Neke se teorije temelje na ideji da relativno male promjene u načinu na koji se životinje razvijaju od embrija do odraslih mogu dovesti do dramatičnih promjena u obliku tijela.

Pojava sustava bilateralnog razvoja

Regulatorni Hox geni uključuju i isključuju "radne" gene razne dijelove tijela, te na taj način kontroliraju formiranje anatomske strukture tijela. Vrlo slični Hox geni nalaze se u genomu svih životinja, od žarnjaka do ljudi. Štoviše, sisavci imaju 4 seta Hox gena, dok se žarnjaci mogu zadovoljiti s jednim setom.

Hox geni kod različitih skupina životinja toliko su slični da je, na primjer, moguće presaditi ljudski gen za "formiranje oka" u embrij Drosophile, što će dovesti do stvaranja oka - ali to će biti oko Drosophile, zbog aktivacije odgovarajućih "radnih" gena. To pokazuje da prisutnost sličnog skupa Hox gena uopće ne znači anatomsku sličnost organizama. Stoga bi pojava takvog sustava mogla dovesti do naglog povećanja raznolikosti, kako morfološke tako i taksonomske.

Budući da isti Hox geni kontroliraju diferencijaciju svih poznatih bilateralnih organizama, evolucijske linije potonjih mora da su se razišle prije nego su počeli formirati bilo kakve specijalizirane organe. Stoga je "posljednji zajednički predak" svih bilateralnih organizama morao biti malen, anatomski jednostavan i najvjerojatnije osjetljiv na potpuna razgradnja bez očuvanja u fosilima. Ova okolnost čini njegovu detekciju vrlo malo vjerojatnom. Međutim cijela linija Vendobionti su možda imali bilateralnu građu tijela. Tako, sličan sustav razvoj je mogao nastati barem nekoliko desetaka milijuna godina prije kambrijske eksplozije. U ovom slučaju potrebni su neki dodatni razlozi da bi se to objasnilo.

Mala povećanja složenosti genoma mogu imati velike posljedice

U većini organizama koji imaju spolno razmnožavanje, potomak dobiva približno 50% svojih gena od svakog roditelja. To znači da čak i malo povećanje složenosti genoma može dovesti do mnogih varijacija u strukturi i obliku tijela. Velik dio biološke složenosti vjerojatno proizlazi iz djelovanja relativno jednostavnih pravila veliki broj stanice koje funkcioniraju kao stanični automati.

Razvojni kolosijek

Neki znanstvenici sugeriraju da kako organizmi postaju složeniji, dolazi do evolucijskih promjena opća struktura tijela, nameću se sekundarne promjene prema boljoj specijalizaciji njegovih utvrđenih dijelova. To smanjuje vjerojatnost da nove klase organizama prolaze kroz prirodnu selekciju zbog natjecanja s "poboljšanim" precima. Kao rezultat toga, kako cjelokupna struktura poprima oblik, formira se "traka razvoja", a prostorna struktura tijela je "zamrznuta". Sukladno tome, formiranje novih razreda događa se "lakše" u ranim fazama evolucije glavnih kladusa, a njihova daljnja evolucija događa se na nižim taksonomskim razinama. Naknadno je autor ove ideje istaknuo da takvo "zamrzavanje" nije glavno objašnjenje kambrijske eksplozije.

Fosilni dokazi koji bi mogli poduprijeti ovu ideju su mješoviti. Primijećeno je da su varijacije u organizmima iste klase često najveće u prvim fazama razvoja klade. Na primjer, neki kambrijski trilobiti jako su varirali u broju torakalnih segmenata, a kasnije se ta raznolikost značajno smanjila. Međutim, utvrđeno je da uzorci silurskih trilobita imaju istu visoku varijabilnost u strukturi kao oni iz ranog kambrija. Istraživači su pretpostavili da je sveukupni pad raznolikosti posljedica ekoloških ili funkcionalnih ograničenja. Na primjer, moglo bi se očekivati ​​manje varijacije u broju segmenata nakon što su trilobiti razvili konveksnu strukturu tijela, što je učinkovit način njegovu zaštitu.

Ekološka objašnjenja

Takva se objašnjenja usredotočuju na interakciju između različite vrste organizmi. Neke od ovih hipoteza bave se promjenama u prehrambenim lancima; drugi smatraju utrku u naoružanju između grabežljivaca i plijena koja je možda pokrenula evoluciju tvrdih dijelova tijela u ranom kambriju; Drugi broj hipoteza usredotočuje se na općenitije mehanizme koevolucije.

"Utrka u naoružanju" između predatora i plijena

Predatorstvo, po definiciji, uključuje smrt plijena, čime ona postaje najjači čimbenik i akcelerator prirodne selekcije. Pritisak na plijen da se bolje prilagodi trebao bi biti veći nego na predatore jer oni, za razliku od plijena, imaju priliku pokušati ponovno.

Međutim, postoje dokazi da je grabežljivost bila prisutna davno prije početka kambrija. Stoga je malo vjerojatno da je sam uzrokovao Kambrijsku eksploziju, iako jest snažan utjecaj na anatomske oblike organizama koji su nastali.

Pojava fitofaga

Stanley je sugerirao da se pojava protozoa prije 700 milijuna godina, koje su "grizle" mikrobne prostirke, znatno proširila hranidbeni lanci i trebalo je dovesti do povećanja raznolikosti organizama. Međutim, danas je poznato da je "grizenje" nastalo prije više od 1 milijarde godina, a izumiranje stromatolita počelo je prije oko 1,25 milijardi godina mnogo prije "eksplozije".

Povećanje veličine i raznolikosti planktona

Geokemijska promatranja to jasno pokazuju Totalna tezina plankton je već u ranom proterozoiku postao usporediv s današnjim. Međutim, prije kambrija plankton nije značajno pridonio ishrani dubokomorskih organizama jer su njihova tijela bila premala da brzo potonu na morsko dno. Mikroskopski plankton pojeo je drugi plankton ili ga uništili kemijski procesi u gornjim slojevima mora mnogo prije nego što su prodrli u dubinske slojeve, gdje su mogli postati hrana za nekton i bentos.

Kao dio ranih kambrijskih fosila otkriven je mezozooplankton koji je mogao filtrirati mikroskopski plankton. Novi mezozooplankton je možda poslužio kao izvor ostataka, a također je izlučivao izmet u obliku kapsula dovoljno velikih da brzo potonu; one su mogle biti hrana za nekton i bentos, uzrokujući povećanje njihove veličine i raznolikosti. Kad bi organske čestice dospjele na morsko dno, naknadnim ukopavanjem povećala bi se koncentracija kisika u vodi, a istodobno bi se smanjila koncentracija slobodnog ugljika. Drugim riječima, pojava mezozooplanktona obogatila je duboki ocean i hranom i kisikom, te time omogućila pojavu i evoluciju većih, raznolikijih stanovnika morskih dubina.

Konačno, pojava fitofaga među mezozooplanktonom mogla bi stvoriti dodatnu ekološku nišu za veće grabežljivce mezozooplanktona, čija su tijela, uranjanje u more, dovela do njegovog daljnjeg obogaćivanja hranom i kisikom. Možda su prvi grabežljivci među mezozooplanktonima bile ličinke bentoskih životinja, čija je daljnja evolucija bila rezultat općeg porasta grabežljivosti u morima ediakaranskog razdoblja.

Mnogo praznih niša

James Valentine je u nekoliko radova iznio sljedeće pretpostavke: nagle promjene u strukturi tijela su "teške"; mnogo je vjerojatnije da će promjene preživjeti ako se suoče s malo konkurencije za ekološku nišu na koju ciljaju. Ovo posljednje potrebno je da novi tip organizmi su imali dovoljno vremena da se prilagode svojoj novoj ulozi.

Ova bi okolnost trebala dovesti do činjenice da je provedba velikih evolucijskih promjena mnogo vjerojatnija u početne faze formiranje ekosustava zbog činjenice da naknadna diversifikacija ispunjava gotovo sve ekološke niše. Nakon toga, iako se nove vrste organizama i dalje pojavljuju, nedostatak praznih niša sprječava njihovo širenje po ekosustavu.

Valentinov model dobro objašnjava jedinstvenost Kambrijske eksplozije - zašto se dogodila samo jednom i zašto je njezino trajanje bilo ograničeno.

Kambrijsko razdoblje(skraćeno) kambrijski) - prvi geološko razdoblje Paleozojska era u geološka povijest Zemlja. Ime od "Cambria", Cambria - lat. ime Walesa). Kambrij je započeo prije otprilike 570 milijuna godina, nakon Rifeja, završio je prije 505 milijuna godina, trajao je 65 - 70 milijuna godina, do razdoblja Ordovicija (prema drugim podacima - započeo je prije oko 542 ± 1 milijun godina, završio 488 ± 2 milijuna godina). godine, trajanje oko 51-57 milijuna godina).
U stratigrafiji kambrijsko razdoblje odgovara kambrijskom sustavu paleozojske eretheme; kambrijski sustav kao stratigrafska jedinica podijeljen je na 3 sekcije, 4 nadstupnja i 10 etapa:

Razdoblje (sustav)	Epoha (odjel)	Overtier	Stoljeće (razina)
Kambrijsko razdoblje	gornji kambrij (Furong)	Kyrshabaktinsky (3 tisuće eura)	Batyrbaysky (3 milijarde eura)
			Aksai (3 ak €)
			Saki (3 €)
			Ayusokkan (3 as)
	srednji kambrij (akadijski)	jakutski (2j€)	svibanj (2 milijuna eura)
			Amginsky (2 eura ujutro)
	donji kambrij	Lensky (1l €)	Toyonsky (1 tisuća eura)
			Botomsky (1 milijarda eura)
		aldanski (1a €)	Atdaban (1 € za at)
			Tommotski (1 t €)

jedinice gornjeg kambrija u Sjeverna Amerika Razvijena je drugačija podjela razina u kojoj se razlikuju 3 razine:

Kambrij je jedini sustav stratigrafske ljestvice koji nema općeprihvaćene međunarodne stupnjeve, iako su se pokušaji podjele na stupnjeve ponavljali. Zonska podjela kambrija u većini regija svijeta još uvijek se razvija, i postojeće opcije zahtijevaju dodatno pojašnjenje. Pitanje povlačenja granice s prekambrijom donedavno je bilo kontroverzno. U većini slučajeva, to je provedeno duž pukotine u podnožju slojeva koji sadrže kambrijske fosile; u 70-ima XX. stoljeća Donja granica kambrija počela se povlačiti duž baze prve zone, koja sadrži kompleks fosilnih kosturnih oblika. Međunarodna komisija za stratigrafiju predložila je naziv Furong divizija za gornji kambrij.

Kompleks stijena koji odgovara kambrijskom sustavu identificirao je engleski geolog A. Sedgwick 1835. godine. u Walesu, gdje je osnovao tri odjela. Dorade koje su kasnije napravili američki geolog C. Walcott, engleski geolog C. Lapworth i drugi doveli su do moderno shvaćanje podjele kambrija, usvojene na 4. međunarodnom geološkom kongresu 1888. Prvi rad na proučavanju kambrija u Rusiji proveden je u baltičkim državama i povezan je s imenima A. Mikwitza, F. Schmidta i dr. Uz imena E. Tolla ( potkraj XIX- početak 20. stoljeća), V.A. Obrucheva, E.V. Lermontova, A.G. Vologdina, P.S. Krasnopeeva i drugi (20-30-ih godina XX. stoljeća) povezani su s činjenicom uspostave naslaga kambrijskog sustava i njihovog širokog razvoja u Sibiru. Godine 1956. usvojena je prva jedinstvena shema kambrija Sibira, čije je stvaranje povezano s imenima F.G. Guraria, A.K. Bobrova, I.T. Zhuravleva, K.K. Zelenova, N.P. Lazarenko, N.V. Pokrovskaya, I.P. Suvorova, N.E. Chernyshova i dr. Sustavni geološki istražni radovi provedeni u SSSR-u utvrdili su kambrijske naslage u mnogim drugim područjima.

Morske naslage donjeg kambrija su široko rasprostranjene - rezultat opsežnih morskih transgresija; općenito, u kambriju do početka kasnog kambrija došlo je do regresije na mnogim mjestima na kugli zemaljskoj. Kambrijske naslage vrlo su raširene i poznate na svim kontinentima. Najzastupljeniji morski sedimenti su donji kambrij, koji odgovara vremenu opsežnih morskih transgresija, kada je većina moderni kontinenti bila prekrivena toplim morima s bogatom faunom. Na temelju analize facijesa pretpostavlja se da za mora Sibira u ranom kambriju temperatura vode nije padala ispod 25°C. Karakteristična značajka sedimentacije ranog kambrija bio je raširen razvoj morskih karbonatnih stijena crvene boje i nakupljanje debelih slojeva soli. U to su se vrijeme dogodile migracije faune, zbog čega su otkrivene bliske zajednice fosilnih organizama u regijama udaljenim jedna od druge (na primjer, Sibir i Australija). U srednjem kambriju došlo je do značajnog smanjenja morskih bazena, što se nastavilo u ranom kasnom kambriju. Očigledno je i u srednjem i u kasnom kambriju došlo do značajnije klimatske diferencijacije nego u ranom kambriju, što je dovelo do formiranja biogeografskih provincija. Po prvi put, pouzdane lagunske crvene stijene identificirane su u naslagama kasnog kambrija.

Tektonika i magmatizam

Glavni tektonske strukture nastala na kraju rifeja i nastavila postojati u kambriju. Strukturni elementi platformi i geosinklinala (sineklize, anteklize, sinklinorije, antiklinorije), nastali na kraju rifeja, zadržali su sličnu konfiguraciju iu kambriju, osobito ranom. Samo iz srednjeg kambrija kao rezultat aktivacije tektonskim pokretima u mnogim regijama (osobito u naboranim regijama južnog Sibira) strukturni plan značajno se promijenio. Intenziviranje tektonskih pokreta dovelo je do činjenice da su u mnogim slučajevima dijelovi srednjeg i gornjeg kambrija mnogo fragmentarniji od donjih. U geosinklinalnim područjima, uz normalu sedimentne stijene Nastale su debele naslage vulkanskih stijena, najčešće bazičnog sastava. Intruzivne stijene uključuju niz stijena različitih sastava, od ultramafičnih do felzičkih. Na platformama postoje samo mala tijela dijabaza.

Klima

U kambrijskom razdoblju klima na Zemlji bila je toplija nego danas. Tropske obale kontinenata bile su obrubljene divovskim grebenima stromatolita, poput koraljnih grebena modernih tropskih voda. Ti su se grebeni postupno smanjivali u veličini jer su ih višestanične životinje koje su se brzo razvijale aktivno hranile. Na kopnu tada nije bilo ni vegetacije ni sloja tla, pa su ga voda i vjetar uništavali mnogo brže nego sada. Zbog toga su velike količine sedimenta isprane u more.

biljke i životinje

Kambrijske naslage

Kambrijske naslage u Rusiji su vrlo široko razvijene, posebno na Sibirskoj platformi, u Altajsko-Sajanskom naboranom području i na Istočnoeuropskoj platformi. Osim toga, poznati su na Uralu, Kavkazu, Kazahstanu, Srednja Azija, na Daleki istok, u slivu Kolyme, naboranim područjima regije Chita, Burjatske Autonomne Sovjetske Socijalističke Republike i Habarovski kraj, a također je otkriveno bušotinama na zapadnosibirskoj ravnici.
Na sibirskoj platformi kambrijske naslage predstavljene su gotovo isključivo slojevima karbonatnih stijena debljine od 100 do 1000 m; Najkarakterističniji su crveni i crni bitumenski vapnenci, razne vrste biogenih karbonatnih stijena s bogatim ostacima fosilne faune.
Na istočnoeuropskoj platformi kambrijske naslage rasprostranjene su gotovo posvuda u njenom sjevernom dijelu, a poznate su i u zapadnim dijelovima Bjelorusije i Ukrajine. Naslage donjeg kambrija predstavljene su morskim pjeskovito-glinastim stijenama, često vrlo malo promijenjenim, koje sadrže rijetke ostatke faune. Najpoznatije su "plave gline" baltičkih država. Naslage srednjeg kambrija predstavljene su plitkovodnim pijeskom tipa plaže; Pouzdane naslage gornjeg kambrija utvrđene su samo na nekoliko mjesta. Kambrijska debljina istočnoeuropske platforme obično ne prelazi nekoliko stotina metara. Kambrijske naslage naboranih područja predstavljene su složenim kompleksom geosinklinalnih formacija debljine nekoliko tisuća metara (izmjenjuju se organogene karbonatne, vulkanske i terigene stijene koje sadrže naslage fosforita, željezne rude i tako dalje.).

Književnost:

• Stratigrafija SSSR-a, vol. 3. Kambrijski sustav, ed. NE. Chernysheva, M., 1965
• Stratigrafija donjeg paleozoika srednje Europe, M., 1968. (Izvješća sovjetskih geologa. Međunarodni geološki kongres. XXIII. sjednica)
• Rozanov A.Yu. i dr. Tommotov stupanj i problem donje granice kambrija, "Zbornik radova Geološkog instituta Akademije znanosti SSSR-a", 1969., sv. 206
• Izvještaji sovjetskih geologa na XXI sjednici Međunarodnog geološkog kongresa. Problem 8, M., 1960 // Međunarodni geološki kongres. Izvješće 21. sjednice, t. 8, Cph., 1960
• El sistema Cámbrico, su paleogeografia y el problem de su base, XX Congreso Geologico International. Symposium, pt 1-2, Mekh., 1956: isti, tom 3, M., 1961 (na ruskom, engleskom i španjolskom).