Что было на Земле до динозавров: полная хроника от первых микробов до пермской катастрофы

Первые динозавры появились около 240–250 миллионов лет назад. Земле к тому моменту было уже 4,3 миллиарда лет. Простая арифметика: из всей истории планеты динозавры занимают лишь последние 5%. Всё остальное время — доисторическая эпоха, о которой большинство из нас знает до обидного мало.

Что происходило на Земле до того, как по ней зашагали первые ящеры? Как из раскалённого шара без кислорода планета превратилась в мир, пригодный для сложной жизни? Почему 90% видов исчезли за миллион лет — и как это расчистило дорогу динозаврам?

Ответы на эти вопросы — в хронологии, которая охватывает три с половиной миллиарда лет.

Земля до динозавров: временная шкала, от которой кружится голова

Геологи делят историю Земли на эоны, эры и периоды. Динозавры жили в мезозойскую эру, которая началась 252 миллиона лет назад и закончилась 66 миллионов лет назад. Всё, что было раньше, — это докембрий и палеозой.

Докембрий — самый длинный отрезок. Он охватывает период от формирования Земли (4,6 млрд лет назад) до начала кембрийского периода (542 млн лет назад). Это почти 4 миллиарда лет — больше 85% всей истории планеты. Докембрий делится на архей (4–2,5 млрд лет назад) и протерозой (2,5 млрд — 542 млн лет назад).

Палеозойская эра началась 542 миллиона лет назад и длилась почти 290 миллионов лет. Она включает шесть периодов: кембрий, ордовик, силур, девон, каменноугольный (карбон) и пермский.

Каменноугольный период палеозойской эры

Проще говоря: «Земля до динозавров» — это почти четыре миллиарда лет, в течение которых планета остывала, накапливала кислород, изобретала многоклеточность и переживала катастрофы, которые мы едва можем вообразить.

Сравнительная таблица: эры и периоды

Докембрий: 3,5 миллиарда лет одиночества

Архей: мир без кислорода

Четыре миллиарда лет назад Земля мало напоминала нынешнюю. Атмосфера состояла из метана и аммиака, свободного кислорода не было, а Солнце светило примерно на 25% слабее. Вулканы покрывали поверхность, астероиды бомбардировали кору, а тектоника плит, возможно, ещё не запустилась.

В этих условиях жизнь всё же возникла. Древнейшие следы — изотопные сигнатуры углерода в цирконах возрастом около 4,1 миллиарда лет. Прямых окаменелостей той эпохи нет — слишком сильно породы переработаны теплом и давлением.

Первые несомненные окаменелости — строматолиты из Гренландии возрастом 3,7 миллиарда лет. Это слоистые структуры, которые создавали микробные маты — сообщества цианобактерий и других прокариот. Строматолиты росли медленно, слой за слоем, и формировали рифы размером с километры.

Кислорода в атмосфере почти не было. Первые фотосинтезирующие бактерии начали выделять его около 3 миллиардов лет назад, но концентрация оставалась ничтожной — примерно одна тысячная от современной.

Протерозой: кислородная революция

Перелом наступил около 2,5 миллиардов лет назад. Цианобактерии накопили достаточно кислорода, чтобы он начал насыщать океаны и атмосферу. Геологи называют это событие кислородной катастрофой — для анаэробных организмов кислород был ядом, и большинство из них вымерло.

Для тех, кто выжил, кислород открыл новые возможности. Эукариоты — клетки с ядром — появились около 2 миллиардов лет назад. Они стали первым шагом к многоклеточности, но этот шаг занял ещё миллиард лет.

К концу протерозоя Земля пережила несколько глобальных оледенений, включая «Землю-снежок» — период, когда льды покрывали планету от полюса до экватора. Оледенение закончилось около 635 миллионов лет назад, и сразу после него начался эдиакарский период.

Эдиакарский период: первая многоклеточность

Эдиакарский период начался 635 миллионов лет назад и длился почти 100 миллионов лет. В это время появились вендобионты — загадочные крупные организмы, не похожие ни на что современное. Некоторые напоминали сегментированных червей, другие — листья, третьи — мешки с тканями.

Долгое время считалось, что эдиакарская фауна жила в спокойных «райских садах» без хищников. Новые находки это опровергли. Палеонтологи обнаружили палеопасцихниды — примитивные скелетные организмы, а также следы, указывающие на присутствие хищничества.

Вендобионты исчезли около 542 миллионов лет назад. Почему — неизвестно. Но именно после их исчезновения начался кембрийский взрыв.

Что мы до сих пор не знаем о докембрии

Как именно возникла жизнь? Гипотез много: «первичный бульон» Опарина, гидротермальные источники, панспермия (занесение жизни из космоса). Ни одна не доказана окончательно.

Почему многоклеточность возникла так поздно? Прокариоты существовали 3 миллиарда лет. Эукариоты — 2 миллиарда. Многоклеточные — только 600 миллионов. Что сдерживало этот переход?

Что ели вендобионты? У них нет видимого рта, кишечника или ануса. Некоторые учёные предполагают, что они питались через поверхность тела, всасывая растворённые вещества. Другие считают, что они были автотрофами — как растения.

Почему эдиакарская фауна исчезла? Изменение климата, появление хищников, конкуренция с новыми формами жизни — все версии имеют слабые места.

Докембрий — это не просто «до динозавров». Это эпоха, о которой мы знаем меньше, чем о поверхности Марса.

Кембрийский взрыв: 20 миллионов лет, которые изменили всё

Кембрийский период начался 542 миллиона лет назад и длился около 56 миллионов лет. За первые 20 миллионов лет произошло событие, которое Чарльз Дарвин назвал «серьёзным затруднением» для его теории: почти все основные группы животных появились практически одновременно.

Палеонтологи называют это кембрийским взрывом. В породах кембрия находят трилобитов, первых членистоногих, моллюсков, брахиопод, губок, кишечнополостных — предков почти всех современных типов животных.

Что стало спусковым крючком? Версий несколько. Рост концентрации кислорода позволил животным тратить больше энергии на движение и рост. Появление хищников запустило «гонку вооружений»: твёрдые скелеты, панцири, шипы. Химические сигналы между клетками усложнили строение тел.

Кембрийский взрыв — не одномоментная вспышка, а растянутый процесс. Но по геологическим меркам 20 миллионов лет — мгновение. За это время жизнь прошла путь от мягких бесскелетных существ до сложных экосистем, которые мы узнаём в окаменелостях.

Палеозой: от рыб к амфибиям

Ордовик и силур: первые позвоночные

В ордовикском периоде (485–443 млн лет назад) появились первые позвоночные — бесчелюстные рыбы. Они были небольшими, с хрящевым скелетом, без челюстей и парных плавников. Питались, фильтруя воду.

Силурийский период (443–419 млн лет назад) ознаменовался двумя важными событиями. Во-первых, у рыб появились челюсти — эволюционное новшество, которое превратило пассивных фильтраторов в активных хищников. Во-вторых, растения и животные начали выходить на сушу.

Первые наземные растения — риниофиты — не имели корней и листьев. Они росли у воды и размножались спорами. За ними последовали членистоногие: скорпионы, многоножки, первые насекомые.

Девон: эра рыб

Девонский период (419–359 млн лет назад) называют «веком рыб». В морях господствовали панцирные рыбы — плакодермы, достигавшие 6 метров в длину. Появились акулы, скаты, костные рыбы.

В конце девона произошло девонское вымирание — одно из пяти крупнейших в истории. Исчезли рифовые экосистемы, погибло около 75% видов. Причины до конца не ясны: возможно, падение астероида, возможно, резкое снижение кислорода в океанах.

Именно в девоне первые позвоночные вышли на сушу. Ихтиостеги и акантостеги — переходные формы между рыбами и амфибиями. У них были лёгкие и конечности, но они ещё проводили много времени в воде.

Карбон: гигантские леса и гигантские насекомые

Каменноугольный период (359–299 млн лет назад) — время, когда Землю покрывали обширные заболоченные леса из гигантских папоротников, хвощей и плаунов. Из этих лесов сформировались большинство мировых запасов угля.

В карбоне появились гигантские насекомые. Размах крыльев стрекоз достигал 70 сантиметров, многоножки вырастали до двух метров. Причина — высокое содержание кислорода в атмосфере, которое позволяло трахеям эффективнее доставлять его к тканям.

Недавно в Канаде нашли окаменелость удивительного дерева Sanfordiacaulis densifolia, жившего в раннем карбоне. У него был тонкий ствол и крона из листьев диаметром более пяти метров — форма, не похожая ни на что современное.

В карбоне появились первые рептилии — животные, откладывающие яйца с твёрдой скорлупой. Это позволило им окончательно порвать с водой.

Пермь: величайшее вымирание в истории Земли

Пермский период начался 299 миллионов лет назад и закончился 251 миллион лет назад. Это было время суперконтинента Пангея, который объединял почти всю сушу планеты.

Климат Пангеи был экстремальным. Внутренние районы страдали от засух и резких перепадов температур. Южные области покрывали ледники, северные — пустыни.

Животный мир перми был удивительным. По земле ходили терапсиды — «звероящеры», предки млекопитающих. Среди них были как хищники размером с медведя, так и растительноядные гиганты весом более тонны. Некоторые терапсиды, вероятно, были теплокровными и покрытыми шерстью.

В морях господствовали костные рыбы, наутилоидеи, аммоноидеи. Рифовые экосистемы были разнообразны, но уязвимы.

Конец перми стал катастрофой. Пермское вымирание — крупнейшее в истории Земли. Погибло более 90% морских видов и около 70% наземных. В океанах исчезли трилобиты, многие группы рыб, почти все рифовые организмы. На суше вымерли большинство терапсид, крупные амфибии, многие растения.

Причины обсуждаются. Одна из главных версий — сибирские траппы: излияния магмы на территории современной Сибири, которые длились около миллиона лет. Вулканы выбрасывали углекислый газ, сероводород, метан. Климат менялся: сначала потепление, затем похолодание, затем закисление океанов.

Экосистемы рухнули. Пищевые цепи распались. Земле потребовалось 10 миллионов лет, чтобы восстановиться.

Именно это вымирание расчистило дорогу динозаврам. В триасовом периоде, который начался сразу после перми, появились первые архозавры — предки динозавров, птиц и крокодилов.

Земля до динозавров: что они унаследовали

Динозавры не появились на пустом месте. Они унаследовали:

• Позвоночник, который эволюция оттачивала 200 миллионов лет — от бесчелюстных рыб до рептилий.
• Яйцо с твёрдой скорлупой, которое позволило рептилиям размножаться вдали от воды.
• Конечности, способные поддерживать тело над землёй — сначала у амфибий, потом у рептилий.
• Экосистемы, восстановившиеся после пермской катастрофы — с новыми растениями, новыми насекомыми, новыми хищниками.

Триасовый период был временем экспериментов. Появились первые динозавры — небольшие, двуногие, хищные. Понадобилось ещё 30 миллионов лет, чтобы они стали гигантами.

Часто задаваемые вопросы

Сколько лет Земле?
Около 4,54 миллиарда лет. Возраст определён радиоизотопным анализом метеоритов и древнейших земных пород.

Когда появилась первая жизнь?
Химические следы указывают на 4,1 миллиарда лет назад. Древнейшие окаменелости — строматолиты возрастом 3,7 миллиарда лет.

Что было до кембрийского взрыва?
Эдиакарский период — время вендобионтов, мягкотелых многоклеточных организмов, не похожих на современные.

Почему пермское вымирание называют «Великим умиранием»?
Потому что погибло более 90% морских видов и 70% наземных. Это крупнейшая катастрофа в истории жизни.

Когда появились первые динозавры?
Около 240–250 миллионов лет назад, в триасовом периоде, через 10–20 миллионов лет после пермского вымирания. Древнейший известный динозавр — Nyasasaurus parringtoni, датируется ~243 млн лет.

Были ли на Земле до динозавров другие «динозавры»?
Были крупные терапсиды — «звероящеры», предки млекопитающих. Некоторые внешне напоминали динозавров, но это параллельная ветвь эволюции.

Почему в карбоне были гигантские насекомые?
Из-за высокого содержания кислорода в атмосфере — до 35%. Трахейная система насекомых работала эффективнее, позволяя достигать крупных размеров.