Одной из основных концепций современного естествознания является учение о Вселенной как едином целом и о всей охваченной астрономическими наблюдениями области Вселенной (Метагалактике) как части целого - космология.  

Выводы космологии основываются и на законах физики, и на данных наблюдательной астрономии. Как любая наука, космология в своей структуре, кроме эмпирического и теоретического уровней, имеет также уровень философских предпосылок. Так, в основании современной космологии лежит предположение о том, что законы природы, установленные на основе изучения весьма ограниченной части Вселенной, чаще всего на основе опытов на планете Земля, могут быть экстраполированы на значительно большие области, в конечном счете - на всю Вселенную. Это предположение об устойчивости законов природы в пространстве и времени относится к уровню философских оснований современной космологии.

Возникновение современной космологии связано с созданием релятивистской теории тяготения - общей теории относительности Альбертом Эйнштейном (на фото справа) (1916). Из уравнений Эйнштейна общей теории относительности следует кривизна пространства-времени и связь кривизны с плотностью массы (энергии). Применив общую теорию относительности ко Вселенной в целом, Эйншейн обнаружил, что такого решения уравнений, которому бы соответствовала не меняющаяся со временем Вселенная, не существует. Однако Эйнштейн представлял себе Вселенную как стационарную. Поэтому он ввел в полученные уравнения дополнительное слагаемое, обеспечивающее стационарность Вселенной. 

В начале 20-х годов советский математик А. А. Фридман (на фото слева) впервые решил уравнения общей теории относительности применительно ко всей Вселенной, не накладывая условия стационарности. Он показал, что Вселенная, заполненная тяготеющим веществом, должна расширяться или сжиматься. Полученные Фридманом уравнения лежат в основе современной космологии. 

В 1929 году американский астроном Эдвин Хаббл опубликовал статью "Связь между расстоянием и лучевой скоростью внегалактических туманностей", в которой пришел к выводу: "Далекие галактики уходят от нас со скоростью, пропорциональной удаленности от нас. Чем дальше галактика, тем больше ее скорость" (коэффициент пропорциональности получил название постоянной Хаббла).  

Этот вывод Хаббл (на фото справа) получил на основе эмпирического установления определенного физического эффекта - красного смещения, т.е. увеличения длин волн линий в спектре источника (смещения линий в сторону красной части спектра) по сравнению с линиями эталонных спектров, обусловленного эффектом Допплера, в спектрах галактик. Открытие Хабблом эффекта красного смещения, разбегания галактик лежит в основе концепции расширяющейся Вселенной. 

В соответствии с современными космологическими концепциями, Вселенная расширяется, но центр расширения отсутствует: из любой точки Вселенной картина расширения будет представляться той же самой, а именно, все галактики будут иметь красное смещение, пропорциональные расстоянию до них. Само пространство как бы раздувается. Если на воздушном шарике нарисовать галактики и начать надувать его, то расстояния между ними будут возрастать, причем тем быстрее, чем дальше они расположены друг от друга. Разница лишь в том, что нарисованные на шарике галактики и сами увеличиваются в размерах, реальные же звездные системы повсюду во Вселенной сохраняют свой объем из-за сил гравитации.

Американский физик Г. А. Гамов (на фото слева) в 1946 году заложил основы одной из фундаментальных концепций современной космологии - модели "горячей Вселенной". В этой модели основное внимание переносится на состояние вещества и физические процессы, идущие на разных стадиях расширения Вселенной, включая наиболее ранние стадии, когда состояние было необычным. С построением моделей "горячей Вселенной" в космологии наряду с законами тяготения активно применяются законы термодинамики, данные ядерной физики и физики элементарных частиц. Возникает релятивистская астрофизика. 

Модель горячей Вселенной получила эмпирическое подтверждение в 1965 году в открытии реликтового излучения американскими учеными Пензиасом и Уилсоном (на фото в следующем абзаце справа). Реликтовое излучение - одна из составляющих общего фона космического электромагнитного излучения. Реликтовое излучение равномерно распределено по небесной сфере и по интенсивности соответсвует тепловому излучению абсолютно черного тела при температкур около 3К. 

Согласно модели горячей Вселенной, плазма и электромагнитное излучение на ранних стадиях расширения Вселенной обладали высокой плотностью и температурой. В ходе космологического расширения Вселенной эта температура падала. При достижении температуры около 4000 К произошла рекомбинация протонов и электронов, после чего равновесие образовавшегося вещества (водорода и гелия) с излучением нарушилось - кванты излучения уже не обладали необходимой для ионизации вещества энергией и проходили через него как через прозрачную среду. Температура обособившегося излучения продолжала снижаться и к нашей эпохе составила около 3К. Таким образом, это излучение сохранилось до наших дней как реликт от эпохи рекомбинации и образования нейтральных атомов водорода и гелия. Оно осталось как эхо бурного рождения Вселенной, которое часто называют Большим взрывом.  

В основе современной космологии лежат представления об однородности и изотропности Вселенной: во Вселенной нет каких-либо выделенных точек и направлений, т.е. все точки и направления равноправны. Это утверждение об однородности и изотропности Вселенной часто называют космологическим постулатом. В теории однородной изотропной Вселенной оказываются возможными две модели Вселенной: открытая и замкнутая.  

В открытой модели кривизна трехмерного пространства отрицательна или (в пределе) равна нулю, Вселенная бесконечна; в такой модели рассотяния между скоплениями галактик со временем неограниченно возрастают. В замкнутой модели кривизна пространства положительна, Вселенная конечна (но так же безгранична, как и в открытой модели); в такой модели расширение со временем сменяется сжатием. На основании имеющихся наблюдательных данных нельзя сделать никакого выбора между открытой и замкнутой моделями. Эта неопределенность никак не сказывается на общем характере прошлого и современного расширения, но влияет на возраст Вселенной (длительность расширения) - величину не достаточно определенную по данным наблюдений. 

В моделях однородной изотропной Вселенной выделяется ее особое начальное состояние - сингулярность. Это состояние характеризуется огромной плотностью массы и кривизной пространства. С сингулярности начинается взрывное, замедляющееся со временем расширение.  Значение постоянной Хаббла (вернее, параметра Хаббла) определяет время, истекшее с начала расширения Вселенной, которое сейчас оценивается в 10-20 млрд. лет. 

Современная космология рисует картину Вселенной вблизи сингулярности. В условиях очень высокой температуры вблизи сингулярности не могли существовать не только молекулы и атомы, но даже и атомные ядра; существовала лишь равновесная смесь разных элементарных частиц. Уравнения современной космологии позволяют найти закон расширения однородной и изотропной Вселенной и описать изменение ее физических параметров в процессе расширения. Из этих уравнений следует, что начальные высокие плотность и температура быстро падали.

Общие законы физики надежно проверены при ядерных плотностях, а такую плотность Вселенная имеет спустя 10-4с от начала расширения. Следовательно, с этого времени от состояния сингулярности физические свойства эволюционирующей Вселенной вполне поддаются изучению (в ряде случаев эту границу отодвигают непосредственно к сингулярности). 

В последние десятилетия развитие космологии и физики элементарных частиц позволило теоретически рассмотреть самую начальную сверхплотную стадию расширения Вселенной, которая завершилась уже к моменту t около 10-36 с. Эту стадию расширения Вселенной назвали инфляционной. На этой стадии, когда температура была невероятно высока (больше 1028 К), Вселенная расширялась с ускорением, а энергия в единице объема оставалась постоянной. До момента рекомбинации, который наступил примерно через миллион лет после начала расширения, Вселенная была непрозрачной для квантов света. Поэтому с помощью электромагнитного излучения нельзя заглянуть в эпоху, предшествующую рекомбинации. На сегодняшний день это можно сделать с помощью теоретических моделей.

Вначале расширения Вселенной ее температура была столь высока, что энергии фотонов хватало для рождения пар всех известных частиц и античастиц. При температуре 1013 К во Вселенной рождались и гибли (аннигилировали) пары различных частиц и их античастиц. При понижении температуры до 5х1012К почти все протоны и нейтроны аннигилировали, превратившись в кванты излучения; остались только те из них, для которых "не хватило" античастиц. Фотоны, энергия которых к этому времени стала меньше, уже не могли порождать частицы и античастицы. Наблюдения реликтового фона показали, что первоначальный избыток частиц по сравнению с античастицами составлял ничтожную долю (одну миллиардную) от их общего числа. Именно из этих "избыточных" протонов и нейтронов в основном состоит вещество современной наблюдаемой Вселенной. При температуре 2х1010 К с веществом перестали взаимодействовать нейтрино - от этого момента должен был остаться "реликтовый фон нейтрино", обнаружить который, возможно, удастся в будущем. 

Спустя несколько секунд после начала расширения Вселенной началась эпоха, когда образовались ядра дейтерия, гелия, лития и бериллия - эпоха первичного нуклеосинтеза. Продолжалась эта эпоха приблизительно 3 минуты. Ее результатом в основном стало образование ядер гелия. Остальные элементы, более тяжелые, чем гелий, составили ничтожно малую часть вещества. Определение химического состава (особенно содержание гелия, дейтерия и лития) самых старых звезд и межзвездной среды молодых галактик является одним из способов проверки выводов теории горячей Вселенной. 

После эпохи нуклеосинтеза (t около 3 мин.) и до эпохи рекомбинации (t около 106 лет) происходило спокойное расширение и остывание Вселенной.

Идея эволюции живой природы возникла в Новое время как противопоставление креационизму (от лат. "созидание") - учению о сотворении мира богом из ничего и неизменности созданного творцом мира. Креацианизм как мировоззрение сложился в эпоху поздней античности и в Средневековье и занял господствующие позиции в культуре. 

Фундаментальную роль в мировоззрении того времени играли также идеи телеологии - учения, по которому все в природе устроено целесообразно и всякое развитие является осуществлением заранее предопределенных целей. Телеология приписывает процессам и явлениям природы цели, которые или устанавливаются богом (Х. Вольф), или являются внутренними причинами природы (Аристотель, Лейбниц). 

В преодолении идей креацианизма и телеологии важную роль сыграла концепция ограниченной изменчивости видов в пределах относительно узких подразделений (от одного единого предка) под влиянием среды - трансформизм. Эту концепцию в развернутой форме сформулировал выдающийся естествоиспытатель 18 века Жорж Бюффон (на иллюстрации справа) в своем 36-томном труде "Естественная история". 

​В становлении идеи эволюции органического мира существенную роль сыграла систематика - биологическая наука о разнообразии всех существующих и вымерших организмов, о взаимоотношениях и родственных связях между их различными группами (таксонами). Основными задачами систематики являются определение путем сравнения специфических особенностей каждого вида и каждого таксона более высокого ранга, выяснение общих свойств у тех или иных таксонов. Основы систематики заложены в трудах Дж. Рея (1693) и К. Линнея (1735). 

Шведский естествоиспытатель 18 века Карл Линней впервые последовательно применил бинарную номенклатуру и построил наиболее удачную искусственную классификацию растений и животных.

В 1751 году вышла его книга "Философия ботаники", в которой К.Линней писал: " Искусственная система служит только до тех пор, пока не найдена естественная. Первая учит только распознавать растения. Вторая научит нас познавать природу самого растения". И далее: "Естественный метод есть последняя цель ботаники".     

То, что Линней называет "естественным методом", есть по сути некоторая фундаментальная теория живого. Заслуга Линнея в том, что через создание искусственной системы он подвел биологию к необходимости рассмотрения колоссального эмпирического материала с позиций общих теоретических принципов.     

Большую роль в становлении и развитии идеи эволюции живой природы сыграла эмбриология, для которой в Новое время было характерно противостояние преформизма и эпигенеза. Преформизм - от лат. "предобразую" - учение о наличии в половых клетках материальных структур, предопределяющих развитие зародыша и признаки развивающегося из него организма.     

Преформизм возник на базе господствовавшего в 17-18 веках представления о преформации, согласно которому сформировавшийся организм якобы предобразован в яйце (овисты) или сперматозоиде (анималькулисты). Преформисты (Ш. Бонне, А. Галлер и др.) считали, что проблема эмбрионального развития должна получить свое разрешение с позиций всеобщих принципов бытия, постигаемых исключительно разумом, без эмпирических исследований.   

Эпигенез - это учение, согласно которому в процессе зародышевого развития происходит постепенное и последовательное новообразование органов и частей зародыша из бесструктурной субстанции оплодотворенного яйца. Эпигенез как учение сложился в 17-18 веках в борьбе с преформизмом. Эпигенетические представления развивали У. Гарвей,  Ж. Бюффон, К. Ф. Вольф. Эпигенетики отказались от идеи божественного творения живого и подошли к научной постановке проблемы происхождения жизни.     

Таким образом, в 17-18 веках возникала идея исторических изменений наследственных признаков организмов, необратимого исторического развития живой природы - идея эволюции органического мира.     

Эволюция - от лат. "развертывание" - историческое развитие природы. В ходе эволюции, во-первых, возникают новые виды, т.е. увеличивается разнообразие форм организмов. Во-вторых, организмы адаптируются, т.е. приспосабливаются к изменениям условий внешней среды. В-третьих, в результате эволюции постепенно повышается общий уровень организации живых существ: они усложняются и совершенствуются.     

Переход от представления о трансформации видов к идее эволюции, исторического развития видов предполагал, во-первых, рассмотрение процесса образования видов в его истории, учет конструктивной роли фактора времени в историческом развитии организмов, а во-вторых, развитие идей о возникновении качественно нового в таком историческом процессе. Переход от трансформизма к эволюционизму в биологии произошел на рубеже 18-19 веков.     

Первые эволюционные теории были созданы двумя великими учеными 19 века - Ж. Ламарком и Ч. Дарвином. 

Ламарк (на иллюстрации слева) в этой книге дал ответы на вопросы, стоящие перед эволюционной теорией, путем логических выводов из некоторых принятых им постулатов. Он впервые выделил два самых общих направления эволюции: восходящее развитие от простейших форм жизни ко все более сложным и совершенным и формирование у организмов приспособлений в зависимости от изменений внешней среды (развитие "по вертикали" и "по горизонтали"). Ламарк был одним из первых естествоиспытателей, которые развили идею эволюции органического мира до уровня теории.  

Ламарк включил в свое учение качественно новое понимание роли среды в развитии органических форм, трактуя внешнюю среду как важный фактор, условие эволюции.   Ламарк полагал, что историческое развитие организмов имеет не случайный, а закономерный характер и происходит в направлении постепенного и неуклонного совершенствования. Ламарк назвал это повышение общего уровня организации градацией.     

Движущей силой градаций Ламарк считал "стремление природы к прогрессу", "стремление к совершенствованию", изначально прсущее всем организмам и заложенное в них Творцом. При этом организмы способны целесообразно реагировать на любые изменения внешних условий, приспосабливаться к условиям внешней среды. Это положение Ламарк конкретизировал в двух законах: 

1) активно используемый орган усиленно развивается, а ненужный исчезает; 
2) изменения, приобретенные организмами при активном использовании одних органов и неиспользовании других, сохраняются у потомства.     

Роль среды в эволюции организмов по-разному рассматривается разными направлениями эволюционного учения.     

Для направлений в эволюционном учении, которые рассматривают историческое развитие живой природы как прямое приспособление организмов к среде обитания, используется общее название - эктогенез (от греч. слов "вне, снаружи" и "возникновение, образование"). Сторонники эктогенеза рассматривают эволюцию как процесс прямого приспособления организмов к среде и простого суммирования изменений, приобретаемых организмами под воздействием среды.     

Учения, объясняющие эволюцию организмов действием только внутренних нематериальных факторов ("принципом совершенствования", "силой роста" и др.), объединяются общим названием - автогенез. Эти учения рассматривают эволюцию живой природы как процесс, независимый от внешних условий, направляемый и регулируемый внутренними факторами. Автогенез противоположен эктогенезу.     

Автогенез близок витализму - совокупности течений в биологии, согласно которым жизненные явления объясняются присутствием в организмах нематериальной сверхъестественной силы ("жизненная сила", "душа", "энтелехия", "архей"), управляющей этими явлениями. Витализм- от лат. "жизненный" - объясняет жизненные явления действием особого нематериального начала. 

По-своему идея эволюции органического мира развивалась в теории катастроф. 

Французский биолог Жорж Кювье (1769-1832) писал:  "Жизнь не раз потрясала на нашей земле страшными событиями. Бесчисленные живые существа становились жертвой катастроф: одни, обитатели суши, были поглощаемы потопами, другие, населявшие недра вод, оказывались на суше вместе с внезапно приподнятым дном моря, сами их расы навеки исчезали, оставив на свете лишь немногие остатки, едва различимые для натуралистов".    

Развивая такие взгляды, Кювье стал основателем теории катастроф - концепции, в которой идея биологической эволюции выступила как производная от более общей идеи развития глобальных геологических процессов.  (На иллюстрации справа: Жорж Кювье, Музей естественной истории, Париж).

Теория катастроф (катастрофизм) исходит из представлений о единстве геологических и биологических аспектов эволюции.    В теории катастроф прогресс органических форм оъясняется через признание неизменяемости отдельных биологических видов.     

Против учения катастрофизма выступили сторонники другой концепции эволюции, которые также ориентировались преимущественно на геологическую проблематику, но исходили из представлений о тождественности современных и древних геологических процессов - концепции униформизма.     

​Униформизм складывался под влиянием успехов классической механики, прежде всего небесной механики, галактической астрономии, представлений о бесконечности и безграничности природы в пространстве и времени. В 18-первой половине 19 века концепцию униформизма разработали Дж. Геттон, Ч. Лайель, М. В. Ломоносов, К. Гофф и др. Эта концепция опирается на представления об однообразии и непрерывности законов природы, их неизменности на протяжении истории Земли; отсутствии всяческих переворотов и скачков в истории Земли; суммировании мелких отклонений в течение больших периодов времени; потенциальной обратимости явлений и отрицании прогресса в развитии.

Сразу после рекомбинации еще не было никаких массивных тел, космических объектов: вещество было рассеяно во Вселенной почти равномерно. Причина, по которой из однородной среды образовались массивные тела (звезды, планеты, галактики и т.д.) кроется в силе гравитации. Там, где плотность была чуть выше средней, сильнее было и притяжение, значит, более плотные образования становились еще плотнее. Изначально однородная масса со временем разделилась на отдельные "облака", из которых сформировались галактики. От рекомбинации до появления первых галактик и звезд прошли сотни миллионов лет. (На фото слева - галактика Андромеды)

Нарастание возмущений (малых отклонений от среднего значения) плотности и скорости вещества в первоначально однородной среде под действием гравитационных сил называется гравитационной неустойчивостью. Она рассматривается обычно как причина образования галактик и их скоплений. Процесс формирования космических тел из разряженной газовой и газово-пылевой среды под действием гравитационных сил называется гравитационной конденсацией. Она лежит в основе процесса формирования галактик, звезд. Космогония - раздел астрономии, изучающий происхождение и развитие планет и Солнечной системы в целом, звезд, галактик и т.д. Наиболее развиты планетная космогония и звездная космогония. 

Оптические телескопы не дают полного представления о межзвездной среде: с их помощью видны лишь горячие облака, нагретые массивными звездами, или маленькие темные глобулы. На самом деле и те, и другие - довольно редкие образования. (На фото справа - Туманность "Конская голова" в созвездии Ориона)

Только созданные в 50-е годы радиотелескопы позволили обнаружить атомарный водород, заполняющий почти все пространство между звездами. Межзвездный газ более чем на 67% (по массе) состоит из водорода, на 28% из гелия и менее 5% приходится на все остальные элементы, самые обильные среди которых - кислород, углерод и азот. 

Начавшиеся в 1970 г. ультрафиолетовые наблюдения с ракет и спутников позволили открыть главную молекулу межзвездной среды - водород. А при наблюдении межзвездного пространства радиотелескопами сантиметрового и миллиметрового диапазонов были обнаружены десятки других молекул, содержащих до 13 атомов. В их числе молекулы воды, аммиака, формальдегида, этилового спирта и даже аминокислоты глицина. 

Около половины межзвездного газа содержится в молекулярных облаках. Их плотность в сотни раз больше, чем у облаков атомарного водорода, а температура всего на несколько градусов выше абсолютного нуля. Именно при таких условиях возникают неустойчивые к гравитационному сжатию отдельные уплотнения в молекулярном облаке массой порядка массы Солнца и становится возможным формирование звезд.

Когда плотность молекулярного облака (или отдельной его части) становится настолько большой, что гравитация преодолевает газовое давление, облако начинает неудержимо коллапсировать. Коллапс плотной части облака в звезду, а чаще в группу звезд, продолжается несколько миллионов лет (сравнительно быстро по космическим масштабам). (На фото слева - рождение звезды в созвездии Волка)

Плотный фрагмент молекулярного облака, в котором еще не достигнуты температуры, необходимые для начала термоядерных реакций, т.е. превращения облака в звезду, называется в звездной космогонии протозвездой. Протозвезда (от греч. "протос" - первый) - это космический объект, который уже не облако, но еще и не звезда. Когда температура в центре протозвезды достигает нескольких миллионов градусов, начинаются термоядерные реакции, сжатие прекращается, и протозвезда становится звездой. В среднем в Галактике ежегодно рождается примерно десяток звезд с общей массой около 5 масс Солнца. (На фото справа - «Столпы творения» в туманности Орла — колонны межзвёздного газа и пыли, в которых рождаются новые звезды)

Молекулярные облака - это "фабрики по производству звезд". Диапазон масс только что произведенных звезд простирается от сотых долей до сотни масс Солнца, причем маленькие звезды образуются значительно чаще, чем крупные. Примерно половина звезд образуются одиночными; остальные образуют двойные, тройные и более сложные системы (чем больше компонентов, тем реже встречаются такие системы). Известны звезды, содержащие до 7 компонентов, более сложные пока не обнаружены. 

Рождение звезды длится миллионы лет и скрыто от нас в недрах темных облаков, поэтому данных процесс практически недоступен прямому наблюдению. Астрофизики исследуют рождение звезды теоретически, применяя методы компьютерного моделирования.

Астрономы не могут наблюдать жизнь одной звезды от начала до конца, потому что даже самые короткоживущие звезды существуют миллионы лет - дольше жизни всего человечества. Изменение со временем физических характеристик и химического состава звезд, т.е. звездную эволюцию, астрономы изучают на основе сопоставления характеристик множества звезд, находящихся на разных стадиях эволюции. 

Физические закономерности, связывающие наблюдаемые характеристики звезд, отражаются на диаграмме цвет-светимость - диаграмме Герцшпрунга - Ресселла, на которой звезды образуют отдельные группировки - последовательности: главную последовательность звезд, последовательности сверхгигантов, ярких и слабых гигантов, субгигантов, субкарликов и белых карликов. 

Большую часть своей жизни любая звезда находится на так называемой главной последовательности диаграммы цвет-светимость. Все остальные стадии эволюции звезды до образования компактного остатка занимают не более 10% от этого времени. Именно поэтому большинство звезд, наблюдаемых в нашей Галактике, - скромные красные карлики с массой Солнца или меньше.  Главная последовательность включает в себя около 90% всех наблюдаемых звезд. 

Срок жизни звезды и то, во что она превращается в конце жизненного пути, полностью определяется ее массой. Звезды с массой больше солнечной живут гораздо меньше Солнца, а время жизни самых массивных звезд - всего миллионы лет. Для подавляющего большинства звезд время жизни - около 15 млрд. лет. После того как звезда исчерпает свои источники энергии она начинает остывать и сжиматься. Конечным продуктом эволюции звезд являются компактные массивные объекты, плотность которых во много раз больше, чем у обычных звезд.  Звезды разной массы приходят в итоге к одному из трех состояний: белые карлики, нейтронные звезды или черные дыры. 

Если масса звезды невелика, то силы гравитации сравнительно слабы и сжатие звезды (гравитационный коллапс) прекращается. Она переходит в устойчивое состояние белого карлика. Если масса превышает критическое значение, сжатие продолжается. При очень высокой плотности электроны, соединяясь с протонами, образуют нейтроны. Вскоре уже почти вся звезда состоит из одних нейтронов и имеет такую громадную плотность, что огромная звездная масса сосредоточивается в очень небольшом шаре радиусом несколько километров и сжатие останавливается - образуется нейтронная звезда. Если же масса звезды будет настолько велика, что даже образование нейтронной звезды не остановит гравитационного коллапса, то конечным этапом эволюции звезды будет черная дыра.

Белые карлики - конечная стадия звездной эволюции после исчерпания термоядерных источников энергии звезд средней и малой массы. Они представляют собой очень плотные горячие звезды малых размеров из вырожденного газа. Ядерные реакции внутри белого карлика не идут, а свечение происходит за счет медленного остывания. Масса белых карликов не может превышать некоторого значения - это так называемый предел Чандрасекара, равны примерно 1,4 массы Солнца.  Солнце в будущем - это белый карлик.  (На фото слева - Белый карлик)

Грандиозное, но чрезвычайно редкое небесное явление, которое запечатлено во многих исторических летописях разных народов - это вспышка сверхновой звезды, которую иногда было видно даже днем. Установлено, что в среднем в каждой галактике вспышка сверхновой происходит раз в несколько десятилетий. В максимуме своего блеска она может быть столь же яркой, как остальные сотни миллиардов звезд галактики вместе взятые. (На фото справа - Вспышка сверхновой звезд)

Как впервые предположили в 30-е годы XX века Вальтер Бааде (на фото слева) и Фриц Цвикки (следующее фото: через абзац справа), в результате взрыва сверхновой образуется сверхплотная нейтронная звезда. Эта гипотеза подтвердилась после открытия в 60-х годах пульсара - быстровращающейся нейтронной звезды в центре Крабовидной туманности в созвездии Тельца; он возник на месте вспышки сверхновой 1054 года.  

Нейтронная звезда - это конечное состояние эволюции звезд массой более десяти солнечных. Она представляет собой очень экзотический космический объект. Ее радиус - всего 10-20 км, а масса в 1,5-2 раза больше солнечной. 

Максимально возможная масса нейтронной звезды носит название предела Оппенгеймера-Волкова, который в любом случае не больше трех масс Солнца. Если масса нейтронной звезды превосходит это предельное значение, никакое давление вещества не может противодействовать силам гравитации. Звезда становится неустойчивой и быстро коллапсирует. Так образуется черная дыра. 

​Черная дыра - космический объект, который образуется при неограниченном гравитационном сжатии (гравитационном коллапсе) массивных космических тел. Существование этих объектов предсказывает общая теория относительности. Сам термин "черная дыра" введен в науку американским физиком Джоном Уилером (на фото ниже, слева) в 1968 г. для обозначения сколлапсировавшей звезды.

Черные дыры образуются в результате коллапса гигантских нейтронных звезд массой более 3 масс Солнца. При сжатии их гравитационное поле уплотняется все сильнее и сильнее. Наконец звезда сжимается до такой степени, что свет уже не может преодолеть ее притяжения. Радиус, до которого должна сжаться звезда, чтобы превратиться в черную дыру, называется гравитационным радиусом. Для массивных звезд он составляет несколько десятков километров. 

Поскольку черные дыры не светят, то единственный путь судить о них - это наблюдать воздействие их гравитационного поля на другие тела.  Имеются косвенные доказательства существования черных дыр более чем в 10 тесных двойных рентгеновских звездах. В пользу этого говорят, во-первых, отсутствие известных проявлений твердой поверхности, характерных для рентгеновского пульсара или рентгеновского барстера, и, во-вторых, большая масса невидимого компонента двойной системы (больше 3 масс Солнца). Один из наиболее вероятных кандидатов в черные дыры - это ярчайший источник рентгеновских лучей в созвездии Лебедя - Лебедь Х-1. (На фото сверху, справа - Черная дыра и излучения)

Наша Галактика - звездная система, в которую погружена Солнечная система, называется Млечный Путь (иллюстрация - на фото слева). Млечный Путь - грандиозное скопление звезд, видимое на небе как светлая туманная полоса. На древнегреческом языке слово "глактикос" означает "молочный", "млечный", поэтому Млечный Путь и похожие на него звездные системы называют галактиками. В нашей Галактике - Млечном Пути - более 200 млрд. звезд самой разной светимости и цвета.     

Окрестности Солнца - это объем Галактики, в котором доступными современной астрономии средствами можно наблюдать и изучать звезды разных типов. Как показывает практика, это "шар", который содержит около 1,5 тысяч звезд. Радиус этого шара - 20 парсек. В настоящее время в окрестностях Солнца исследованы все или почти все звезды за исключением совсем карликовых, излучающих очень мало света. 

В непосредственных окрестностях Солнца - шаре радиусом около 5 парсек - исследованы абсолютно все звезды - их около 100. Большинство среди них (почти две трети) - это очень слабые красные карлики с массой в 3-10 раз меньше, чем у Солнца. Звезды, похожие на Солнце, очень редки, их всего 6 %. Белых и желтоватых звезд массами от 1,5 до 2 солнечных вообще единицы. Более массивных звезд (астрономам известны звезды с массами примерно до 100 солнечных) в непосредственных окрестностях Солнца не найдено, что указывает на их большую редкость. Кроме живых звезд ученые обнаружили в этом объеме еще 7 белых карликов.   
​  
Слабый красный карлик Проксима (от лат. "ближайшая") - компонент тройной системы alpha-Центавра - сейчас считается ближайшей от Солнца звездой.  Расстояние до Проксимы - 1,31 пк, свет от нее до нас идет 4, 2 года. Будущие исследования покажут, насколько Проксима достойна своего имени и нет ли звезд, конечно более слабых, которые еще ближе к Солнцу. 

Наши предки объединили все звезды в группы - созвездия.

(На рисунках ниже изображено звёздное небо Готторбского глобуса: Северное и Южное полушария). 

Созвездия не являются физическими группировками звезд, связанных между собой общими свойствами. Созвездия - это участки звездного неба. Звезды в созвездиях объединены нашими предками для того, чтобы было легче ориентироваться в звездном небе, т.е. на основании случайного совпадения их положений на небе. 

Все небо разделено на 88 созвездий, которые носят имена мифических героев (например, Геркулес, Персей), животных (например, Лев, Жираф), предметов (например, Весы, Лира) и др. 

Скопления звезд - это их группы с общими физическими свойствами. Этим скопления отличаются от созвездий, которые являются результатом случайного совпадения положений звезд на небе.

Наблюдения в XIX веке позволили установить, что звездные скопления разделяются на шаровые скопления и рассеянные скопления. Во второй половине XX века к этим классам звездных группировок добавился еще один - ассоциации звезд.

Часть из звездных группировок принадлежит нашей Галактике. Шаровые скопления звезд - старейшие объекты нашей Галактики: они образовались одновременно с ней. Расстояния до этих скоплений очень велики - тысячи парсек. Сейчас известно свыше 150 шаровых скоплений, всего же их в Галактике может быть несколько сот. Рассеянное скопление состоит из нескольких сот или тысяч звезд. Масса рассеянных скоплений невелика и их гравитационное поле не в состоянии долго противостоять разрушению скоплений. Просуществовав около миллиарда лет, они растворяются в океане Галактики. Ассоциация - это группировка молодых звезд, объединенных общим образованием. Они более разреженные, чем скопления. 

Многие детали строения Млечного Пути скрыты от взгляда земного наблюдателя. Однако их изучают на примере других галактик, сходных с нашей, например, туманности Андромеды (как это сделал в 40-е годы XX века немецкий астроном Вальтер Бааде). В итоге в структуре Галактики выделяют плоский линзообразный диск, погруженный в более разреженный звездное облако сферической формы - гало. В итоге Галактика имеет форму двояковыпуклой линзы, похожа на чечевичное зерно. Звезды галактического диска называются населением I типа, звезды гало - населением II типа. 

Одной из самых интересных областей Галактики считается ее центр, или ядро, расположенное в направлении созвездия Стрельца. Видимое излучение центральных областей Галактики полностью скрыто от нас мощными слоями поглощающей материи. В самом центре Галактики предполагается существование массивного компактного объекта - черной дыры массой около миллиона масс Солнца. Одним из наиболее заметных образований в дисках галактик, подобных нашей, являются спиральные ветви (или рукава).

Метагалактика - часть Вселенной, доступная современным астрономическим методам исследований - содержит несколько миллиардов галактик - звездных систем, в которых звезды связаны друг с другом силами гравитации. 

Существуют галактики, включающие триллионы звезд. Наша Галактика - Млечный Путь - также достаточно велика (в ней более 200 млрд. звезд). Самые маленькие галактики содержат звезд в миллион раз меньше. Помимо обычных звезд галактики включают в себя межзвездный газ, пыль, а также различные экзотические объекты: белые карлики, нейтронные звезды, черные дыры. 

Ближайшими к нам и самыми яркими на небе галактиками являются Магеллановы облака. Они относятся к самым крупным видимым на небе астрономическим объектам.  Внешний вид и структура звездных систем весьма различны и в соответствии с этим галактики делятся на морфологические типы: эллиптические, спиральные, неправильные.

Наша Галактика принадлежит к типу спиральных. Спиральная структура в нашей Галактике очень хорошо развита. 

Галактики редко наблюдаются одиночными. Более 90% ярких галактик входят либо в небольшие группы, содержащие лишь несколько крупных членов, либо в скопления галактик, в которых их насчитывается многие тысячи. 

В окрестностях нашей Галактики, в пределах полутора мегапарсек от нее, расположены еще около 40 галактик, которые образуют местную группу. 

Скопления галактик - это самые крупные устойчивые системы во Вселенной. Существуют и более протяженные образования: цепочки из скоплений или гигантские плоские поля, усеянные галактиками и скоплениями ("стенки"), но гравитация не удерживает эти системы, и они вместе со всей Вселенной расширяются.

Для современной астрономической картины мира принципиально важным оказалось то, что существуют космические объекты, от которых невозможно принять излучение. Их наличие удается установить только по их гравитационному воздействию на соседей. Невидимое вещество, проявляющее себя по взаимодействию с видимым посредством сил тяготения, в современной астрономии называют скрытой массой (в физике также  - тёмной материей). (На фото слева - Снимок скопления двух галактик, синий цвет иллюстрирует наличие тёмной массы).

На иллюстрации слева запечатлен снимок «Хаббла» двух скоплений галактик, пролетавших друг через друга. На снимок наложена карта рентгеновского телескопа «Чандра», которая показывает горячий космический газ (розовый цвет), и карта распределения массы (синий цвет). Если бы темной материи не было, то синий цвет (распределение массы) на этом снимке совпадал бы с розовым (распределение газа).

Впервые о скрытой массе заговорили в 30-х годах XX века, когда швейцарский астроном Фриц Цвикки, измеряя по красному смещению скорости галактик из скопления в созвездии Волосы Вероники, получил, что скорости галактик гораздо выше расчетных. Он выдвинул гипотезу, что в скоплении присутствует невидимая, скрытая масса, которая и является причиной больших скоростей галактик. Согласно расчетам эта невидимая масса во много раз превышала массу видимую.

Сегодня астрономы уверенно заключают: Вселенная в основном заполнена невидимым веществом. Оно образует протяженные гало галактик и заполняет межгалактическое пространство, концентрируясь к скоплениям галактик. Вопрос о природе скрытой массы далек от разрешения. Возможно, эта масса создается не открытыми пока элементарными частицами. Часть скрытой массы может заключаться в телах, состоящих из обычных атомов. (Описание к иллюстрации сверху, справа: Тёмная материя невидима, на иллюстрации она подразумевается в скоплении галактик синим цветом).

В основе современной космогонии - гипотеза о происхождении Солнца и планет из единого холодного газово-пылевого облака - гипотеза И.Канта и П.Лапласа. Она получила развитие в трудах О.Ю.Шмидта, О.Хойла и др и утвердилась в современной космогонии. (На иллюстрации слева - Модель Солнечной системы)

Почти до конца 80-х годов нашего века раннюю историю нашей планетной системы приходилось "воссоздавать" лишь на основе данных о ней самой. И только к 90-м годам стали доступны для наблюдений невидимые ранее объекты - газопылевые диски, вращающиеся вокруг некоторых молодых звезд, сходных с Солнцем. 

Газопылевую туманность, в которой возникли планеты, их спутники, мелкие твердые тела, в космогонии называют протопланетным или допланетным облаком. Это облако имело уплощенную, чечевицеобразную форму, поэтому его называют еще диском. Ученые полагают, что и этот диск, и Солнце образовались из одной и той же вращающейся массы межзвездного газа - протосолнечной туманности.  Наименее изучена в космогонии самая ранняя стадия происхождения Солнечной системы - выделение протосолнечной туманности из гигантского родительского молекулярного облака, принадлежащего Галактике. 

В 40-х годах академик О. Ю. Шмидт (на фото справа) выдвинул ставшую общепринятой гипотезу об образовании Земли и других планет из холодных твердых допланетных тел - планетезималей. 

Планетезималь (от англ. planet - планета и infinitesimal - бесконечно малый) - тело, представляющее собой промежуточную ступень формирования планеты из протопланетного газово-пылевого облака. Допланетный рой представлял собой сложную систему большого числа тел-планетезималей. Эволюция облака вела к тому, что в немногих крупных телах сосредоточивалась основная масса всего планетного вещества. 

Возраст Солнца насчитывает чуть меньше 5 млрд. лет. Возраст древнейших метеоритов почти такой же: 4,5-4,6 млрд. лет. Столь же стары и рано затвердевшие части Лунной коры. Поэтому принято считать, что Земля и другие планеты сформировались 4,6 млрд. лет назад. Тогда началась геологическая эволюция Земли.

Чарльз Дарвин в своем основном труде "Происхождение видов путем естественного отбора" (1859), обобщив эмпирический материал современной ему биологии и селекционной практики, использовав результаты собственных наблюдений во время путешествий, кругосветного плавания на корабле "Бигль", раскрыл основные факторы эволюции органического мира. (На иллюстрации слева: Чарльз Дарвин через три года после путешествия на «Бигле». Худ. Джордж Ричмонд, 1839)

В книге "Изменение домашних животных и культурных растений" (т.1-2, 1868) он изложил дополнительный фактический материал к основному труду. В книге "Происхождение человека и половой отбор" (1871) выдвинул гипотезу происхождения человека от обезьяноподобного предка. 

В основе теории Дарвина - свойство организмов повторять в ряду поколений сходные типы обмена веществ и индивидуального развития в целом - свойство наследственности. Наследственность вместе с изменчивостью обеспечивает постоянство и многообразие форм жизни и лежит в основе эволюции живой природы. 
    
Одно из основных понятий своей теории эволюции - понятие "борьба за существование" - Дарвин употреблял для обозначения отношений между организмами, а также отношений между организмами и абиотическими условиями, приводящих к гибели менее приспособленных и выживанию более приспособленных особей. Понятие "борьба за существование" отражает те факты, что каждый вид производит больше особей, чем их доживает до взрослого состояния, и что каждая особь в течение своей жизнедеятельности вступает в множество отношений с биотическими и абиотическими факторами среды.  

Дарвин выделил две основные формы изменчивости: 
- определенную изменчивость - способность всех особей одного и того же вида в определенных условиях внешней среды одинаковым образом реагировать на эти условия (климат, почву); 
- неопределенную изменчивость, характер которой не соответствует изменениям внешних условий. (Иллюстрация справа: Чарльз Дарвин, 1868. Государственный Дарвиновский музей. Фото Дж. М. Кэмерон)
 
В современной терминологии неопределенная изменчивость называется мутацией. Мутация - неопределенная изменчивость в отличие от определенной носит наследственный характер. По Дарвину, незначительные изменения в первом поколении усиливаются в последующих. Дарвин подчеркивал, что решающую роль в эволюции играет именно неопределенная изменчивость. Она связана обычно с вредными и нейтральными мутациями, но возможны и такие мутации, которые оказываюся перспективными.     

Неизбежным результатом борьбы за существование и наследственной изменчивости организмов, по Дарвину, является процесс выживания и воспроизведения организмов, наиболее приспособленных к условиям среды, и гибели в ходе эволюции неприспособленных - естественный отбор.  Механизм естественного отбора в природе действует аналогично селекционерам, т.е. складывает незначительные и неопределенные индивидуальные различия и формирует из них у организмов необходимые приспособления, а также межвидовые различия. Этот механизм выбраковывает ненужные формы и образовывает новые виды.   Тезис о естественном отборе наряду с принципами борьбы за существование, наследственности и изменчивости - основа дарвиновской теории эволюции.     

Во времена Дарвина наследственность представляли как некое общее свойство организма, присущее ему как целому. В связи с этим шотландский инженер Флеминг Дженкин вошел в историю биологии, выдвинув возражения против теории Дарвина. Он считал, что новые полезные признаки некоторых особей данного вида должны быстро исчезнуть при скрещивании с другими, более многочисленными особями.   ​Возражения Дженкина сам Дарвин считал очень серьезным, окрестив "кошмаром Дженкина". Эти возражения были опровергнуты только когда стало ясно, что аппарат наследственности сформирован отдельными структурными и функциональными единицами - генами.

В развитии учений о происхождении жизни существенное место занимает теория, утверждающая, что все живое происходит только от живого - теория биогенеза. Эту теорию в середине XIX века противопоставляли ненаучным представлениям о самозарождении организмов (червей, мух и др.). Однако как теория происхождения жизни биогенез несостоятелен, поскольку принципиально противопоставляет живое неживому, утверждает отвергнутую наукой идею вечности жизни.     

Абиогенез - идея о происхождении живого из неживого - исходная гипотеза современной теории происхождения жизни. 

В 1924 г. известный биохимик А.И.Опарин высказал предположение, что при мощных электрических разрядах в земной атмосфере, которая 4-4,5 млрд.лет назад состояла из аммиака, метана, углекислого газа и паров воды, могли возникнуть простейшие органические соединения, необходимые для возникновения жизни. (На фото слева: А. И. Опарин (на заднем плане А. Л. Курсанов) в лаборатории энзимологии, 1938). 

Предсказание академика Опарина оправдалось. В 1955 г. американский исследователь Стенли Миллер, пропуская электрические заряды через смесь газов и паров, получил простейшие жирные кислоты, мочевину, уксусную и муравьиную кислоты и несколько аминокислот.

Таким образом в середине XX века был экспериментально осуществлен абиогенный синтез белковоподобных и др. органических веществ в условиях, воспроизводящих условия первобытной Земли. (На фото справа: Стэнли Миллер проводит эксперименты по синтезу биологических молекул. 1953 год. Архив Химического факультета Калифорнийского университета в Сан-Диего). 

В отношении самозарождения организмов необходимо отметить, что Французская Академия наук еще в 1859 г. назначила специальную премию за попытку осветить по-новому вопрос о самопроизвольном зарождении жизни.  

Эту премию в 1862 г. получил знаменитый французский ученый, основоположник современной микробиологии Луи Пастер. Своими опытами он доказал невозможность самозарождения микроорганизмов.     Важно подчеркнуть, что в настоящее время жизнь на Земле не может возникнуть абиогенным путем.   (Иллюстрация слева: Луи Пастер в лаборатории. Портрет А. Эдельфельта, 1885)
  
Еще Дарвин в 1871 г. писал: "Но если бы сейчас ... в каком-либо теплом водоеме, содержащем все необходимые соли аммония и фосфора и доступном воздействию света, тепла, электричества и т.п., химически образовался белок, способный к дальнейшим все более сложным превращениям, то это вещество немедленно было бы разрушено и поглощено, что было невозможно в период возникновения живых существ".    
 
Жизнь возникла на Земле абиогенным путем. В настоящее время живое происходит только от живого (биогенное происхождение). Возможность повторного возникновения жизни на Земле исключена.     

Наряду с теорией абиогенного происхождения жизни существуют и другие гипотезы. Так, в 1865 г. немецкий врач Г.Рихтер выдвинул гипотезу космозоев (космических зачатков), в соответствии с которой жизнь является вечной и зачатки, населяющие мировое пространство, могут переноситься с одной планеты на другую. Сходную гипотезу в 1907 г. выдвинул известный шведский естествоиспытатель С.Аррениус, предположив, что во Вселенной вечно существуют зародыши жизни - гипотезу панспермии.     

Панспермия - гипотеза о повсеместном распространении во Вселенной зародышей живых существ. Согласно панспермии, в мировом пространстве рассеяны зародыши жизни (например, споры микроорганизмов), которые движутся под давлением световых лучей, а попадая в сферу притяжения планеты, оседают на ее поверхности и закладывают на этой планете начало живого.     

Гипотеза А.И.Опарина о возникновении жизни на Земле опирается на представление о постепенном усложнении химической структуры и морфологического облика предшественников жизни (пробионтов) на пути к живым организмам. На стыке моря, суши и воздуха создавались благоприятные условия для образования сложных органических соединений. В концентрированных растворах белков, нуклеиновых кислот могут образовываться сгустки подобно водным растворам желатина. А.И.Опарин назвал эти сгустки коацерватными каплями или коацерватами. 

Коацерваты - это обособленные в растворе органические многомолекулярные структуры. Это еще не живые существа. Их возникновение рассматривают как стадию развития преджизни. Наиболее важным этапом в происхождении жизни было возникновение механизма воспроизведения себе подобных и наследования свойств предыдущих поколений.

Это стало возможным благодаря образованию сложных комплексов нуклеиновых кислот и белков. Нуклеиновые кислоты, способные к самовоспроизведению, стали контролировать синтез белков, определяя в них порядок аминокислот. А белки-ферменты осуществляли процесс создания новых копий нуклеиновых кислот. Так возникло главное свойство, характерное для жизни - способность к воспроизведению подобных себе молекул.

Основанием всем системы современной эволюционной биологии выступает синтетическая теория эволюции, принципиальные положения которой были заложены работами С. С. Четверикова, Р. Фишера, С. Райта, Дж. Холдейна, Н. П. Дубинина и др.

Элементарной клеточкой синтетической теории эволюции является популяция - совокупность особей одного вида, длительно занимающая определенное пространство и воспроизводящая себя в течение большого числа поколений. Элементарной единицей наследственности выступает ген. Наследственное изменение популяции в каком-либо определенном направлении осуществляется под воздействием таких эволюционных факторов, как мутационный процесс, популяционные волны, изоляция, естественный отбор.    

Таким образом, в синтетической теории эволюции на первый план выступает не оногенез - совокупность преобразований, происходящих в организме от зарождения до конца жизни, т.е. индивидуальное развитие организма, а развитие популяций. Онтогенетический уровень организации жизни на Земле связан с жизнедеятельностью отдельных биологических особей, дискретных индивидуумов, а популяционный уровень надындивидуален.

Популяция - это совокупность особей одного вида, населяющих определенную территорию, более или менее изолированную от соседних совокупностей того же вида. Виды - это системы популяций. Популяции и виды как надындивидуальные образования способны к существованию в течение длительного времени и к самостоятельному эволюционному развитию. Популяции - это генетические открытые системы, т.к. особи из разных популяций иногда скрещиваются. Виды являются наименьшими генетически закрытыми системами.    
 
Совокупность совместно обитающих популяций разных видов живых организмов называется биоценозом.  Биоценоз - совокупность растений, животных, грибов и микроорганизмов, населяющих участок среды с более или менее однородными условиями существования и характеризующихся определенными взаимосвязями между собой и приспособленностью к условиям окружающей среды (например, биоценоз озера, леса и т.д.).     

Совокупность растений на участке с одинаковыми природными условиями, которые взаимодействуют друг с другом и со своим окружением, называется фитоценозом или растительным сообществом. Растительное сообщество (фитоценоз) - совокупность видов растений на однородном участке, находящихся в сложных взаимоотношениях между собой и с условиями окружающей среды (лес, степь, луг и т.д.). Фитоценоз характеризуется определенным видовым составом, строением и сложением. Фитоценоз - это часть биоценоза.     

Биоценозы входят в качестве составных частей в еще более сложные системы, представляющие собой взаимообусловленный комплекс живых и абиотических компонентов, связанных между собой обменом веществ и энергией - в биогеоценозы.  Биогеоценоз - это однородный участок земной поверхности с определенным составом живых (биоценоз) и абиотических косных (приземной слой атмосферы, солнечная энергия, почва и др.) компонентов и динамическим взаимодействием между ними (обменом веществ и энергии). Термин предложил В. М. Сукачев (1940 г). Иногда этот термин употребляется как синоним экосистемы. Раздел биологии, изучающий экологические системы (биоценозы, биогеоценозы), называется биогеоценология.     

В развитии экосистем большую роль играют организмы, способные самостоятельно синтезировать органическое вещество из неорганических соединений. Эти организмы называются автотрофами. Автотрофы - это организмы, синтезирующие из неорганических веществ (главным образом воды, двуокиси углерода, неорганических соединений азота) все необходимые для жизни органические вещества, используя энергию фотосинтеза (все зеленые растения - фототрофы) или хемосинтеза (некоторые бактерии - хемотрофы).  Автотрофы служат первичной биотической основой для сложения биогеоценозов.    
 
Организмы, использующие для питания органические вещества, произведенные другими организмами, называются гетеротрофами. К гетеротрофным организмам относится человек, все животные, грибы, большинство бактерий, вирусов. Автотрофные растения и микроорганизмы представляют жизненную среду для гетеротрофов. Складывается биогеоценотический комплекс, который может существовать веками.

Пространство, включающее околоземную атмосферу и наружную оболочку Земли, освоенное живыми организмами и находящееся под влиянием их жизнедеятельности, называется биосферой. Биосфера Земли образуется всей совокупностью биогеоценозов, связанных между собой круговоротом веществ и энергии. Она представляет собой область активной жизни, охватывающую нижнюю часть атмосферы, гидросферу и верхнюю часть литосферы. В биосфере живые организмы и среда их обитания органически связаны и взаимодействуют друг с другом, образуя целостную динамическую систему.

Термин "биосфера" введен в 1875 г. Э.Зюссом. Учение о биосфере как об активной оболочке Земли, в которой совокупная деятельность живых организмов (в том числе человека) проявляется как геохимический фактор планетарного масштаба и значения, создал В. И. Вернадский (1926 г.) (на фото справа).

Геологическая эра Земли от ее образования до зарождения жизни называется катархей.  Катархей (от греч. "ниже древнейшего") - эра, когда была безжизненная Земля, окутанная ядовитой для живых существ атмосферой, лишенной кислорода; гремели вулканические извержения, сверкали молнии, жесткое ультрафиолетовое излучение пронизывало атмосферу и верхние слои воды. Под влиянием этих явлений из окутавшей Землю смеси паров сероводорода, аммиака, угарного газа начинают синтезироваться первые органические соединения, возникают свойства, характерные для жизни.  
   
Такая картина эры катархея (около 5 - 3,5 млрд. лет назад) предстает из современных исследований. Но выдвигаются и другие гипотезы. Вернадский, например, считал, что биосфера геологически вечна, т.е. что жизнь на Земле существует столько же времени, сколько и сама Земля как планета.     

Архей - древнейшая геологическая эра Земли (3,5 - 2,6 млрд. лет назад). Ко времени архея относится возникновение первых прокариот (бактерий и сине-зеленых) - организмов, которые в отличие от эукариот не обладают оформленным клеточным ядром и типичным хромосомным аппаратом (наследственная информация реализуется и передается через ДНК).     

В отложениях архея найдены также остатки нитчатых водорослей. В этот период появляются гетеротрофные организмы не только в море, но и на суше. Образуется почва. В атмосфере снижается содержание метана, аммиака, водорода, начинается накопление углекислого газа и кислорода.     

Протерозой (с греч. "первичная жизнь) - огромный по продолжительности этап исторического развития Земли (2,6 млрд.-570 млн. лет назад). Возникновение многоклеточности - важный ароморфоз в эволюции жизни. Конец протерозоя иногда называют "веком медуз" - очень распространенных в это время представителей кишечнополостных. 
​    
Палеозой (от греч. "древняя жизнь") - геологическая эра (570-230 млн. лет) со следующими периодами:
*кембрий (570-500 млн.лет)
*ордовик (500-440 млн. лет)
*силур (440-410 млн. лет)
*девон (410-350 млн. лет)
*карбон (350-285 млн. лет)
*пермь (285-230 млн. лет). 

Для развития жизни в раннем палеозое (кембрий, ордовик, силур) характерно интенсивное развитие наземных растений и выход на сушу животных.

Наступивший в конце силура горообразовательный период изменил климат и условия существования организмов. В результате поднятия суши и сокращения морей климат девона был более континентальный, чем в силуре. В девоне появились пустынные и полупустынные области; на суше появляются первые леса из гигантских папоротников, хвощей и плаунов.

​Новые группы животных начинают завоевывать сушу, но их отрыв от водной среды не был еще окончательным. К концу карбона относится появление первых пресмыкающихся - полностью наземных представителей позвоночных. Они достигли значительного разнообразия в перми из-за засушливого климата и похолодания. Так в палеозое произошло завоевание суши многоклеточными растениями и животными. 

Мезозой (с греч. "средняя жизнь") - это геологическая эра (230-67 млн.лет) со следующими периодами:
*триас (230-195 млн.лет)
*юра (195-137 млн.лет)
*мел (137-67 млн.лет).     

Мезозой справедливо называют эрой пресмыкающихся. Их расцвет, широчайшая дивергенция и вымирание происходят именно в эту эру. В мезозое усиливается засушливость климата. Вымирает множество сухопутных организмов, у которых отдельные этапы жизни связаны с водой: большинство земноводных, папоротники, хвощи и плауны. Вместо них начинают преобладать наземные формы, в жизненном цикле которых нет стадий, связанных с водой.
 

В триасе среди растений сильного развития достигают голосеменные, среди животных - пресмыкающиеся. В триасе появляются растительноядные и хищные динозавры. Весьма разнообразны в эту эру морские пресмыкающиеся.

Помимо ихтиозавров, в морях юры появляются плезиозавры.  В юре пресмыкающиеся начали осваивать и воздушную среду. Летающие ящеры просуществовали до конца мела.

В юре от пресмыкающихся возникли и птицы. На суше в юре встречаются гигантские растительноядные динозавры.     

​Во второй половине мела возникли сумчатые и плацентарные млекопитающие. Приобретение живорождения, теплокровности были теми ароморфозами, которые обеспечили прогресс млекопитающих. 

Геологическая эра, в которую мы живем, называется кайнозой. Кайнозой (от греч. "новая жизнь") - это эра (67 млн. лет - наше время) расцвета цветковых растений, насекомых, птиц и млекопитающих.  Кайнозой делится на два неравных периода: третичный (67-3 млн.лет) и четвертичный (3 млн.лет - наше время).

В первой половине третичного периода широко распространены леса тропического и субтропического типа. В течение третичного периода от насекомоядных млекопитающих обособляется отряд приматов. К середине этого периода широкое распространение получают и общие предковые формы человекообразных обезьян и людей. К концу третичного периода встречаются представители всех современных семейств животных и растений и подавляющее большинство родов.

В это время начинается великий процесс остепнения суши, который привел к вымиранию одних древесных и лесных форм и к выходу других на открытое пространство. В результате сокращения лесных площадей одни из форм антропоидных обезьян отступали вглубь лесов, другие спустились с деревьев на землю и стали завоевывать открытые пространства. Потомками последних являются люди, возникшие в конце третичного периода. 

В течение четвертичного периода вымирают мамонты, саблезубые тигры, гигантские ленивцы, большерогие торфяные олени и другие животные. Большую роль в вымирании крупных млекопитающих сыграли древние охотники.

Около 10 тысяч лет назад в умеренно теплых областях Земли наступила "неолитическая революция", связанная с переходом человека от собирательства и охоты к земледелию и скотоводству. Это определило видовой состав органического мира, который существует в настоящее время.

Долгое время отсутствовали эмпирические данные о предках человека. Дарвин знал только дриопитеков (найденных в 1856 г. во Франции) и писал о них как о далеких предках человека. В XX веке раскопки позволили обнаружить остатки ископаемых обезьян, живших примерно от 20 до 12 млн. лет назад. К ним относятся проконсулы (обнаруженные в Восточной Африке), ориопитек (находка скелета в 1958 г. в Италии), рамапитек (30-е годы XX века в Индии), сивапитеки и др., которые уже по многим признакам обнаруживают сходство с человеком. 

В настоящее время большинство специалистов считает, что ближайшим предшественником человека являются австралопитеки - прямоходящие млекопитающие. Их костные остатки, возраст которых составляет от 5 до 2,5 млн. лет, впервые были обнаружены в 1924 г. в Южной Африке. К настоящему времени обнаружены костные остатки около 400 особей австралопитековых. Австралопитеки были связующим звеном между животным миром и первыми людьми.
     
В современной антропологии наиболее распространенной является точка зрения, по которой "эволюция человеческой линии заняла не свыше 10 млн. лет, а обезьяний предок гоминид имел черты сходства с шимпанзе, был по существу "шимпанзеподобен"... В качестве "модельного предка" человеческой и шимпанзоидной линии некоторые антропологи рассматривают карликового шимпанзе - бонобо - ... из джунглей Экваториальной Африки" (Хрисанова Е.Н., Перевозчиков И.В. Антропология, М.: 1991, стр.37-38).   
  
В 1891 г. голландский исследователь Эжен Дюбуа на о.Ява впервые нашел окаменелости древнейшего человека - первого питекантропа, или человека прямоходящего. Уже в нашем веке на Яве найдены еще несколько питекантропов, в Китае - близкие к ним синантропы и т.д. Все они представляют собой различные географические варианты человека прямоходящего, существовавшего приблизительно 0,5-2 млн.лет назад. Наряду с добыванием растительной пищи у питекантропов большую роль играла охота. Они умели пользоваться огнем, сохраняли его от поколения к поколению. 
​    
В 60-70-е годы нашего века в Африке были обнаружены остатки древнейших людей и самые примитивные орудия труда из гальки. Этот древнейший предок человека получил название человека умелого.  Человек умелый, судя по найденным останкам, датирующимся 2,6-3,5 млн. лет назад, существовал более полумиллиона лет, медленно эволюционировал, пока не приобрел значительное сходство с человеком прямоходящим.

Древнейших людей - питекантропов - сменили древние люди, которых называют неандертальцами (по месту первой находки в долине реки Неандр, Германия). Их скелетные остатки открыты в Европе, Азии и Африке. Время существования - 200-35 тысяч лет назад. Они могли не только поддерживать, но и добывать огонь. Шло развитие речи. С помощью изготовленных орудий древние люди охотились на животных, сдирали с них шкуры, разделывали туши, строили жилища. У неандертальцев впервые встречаются захоронения. 
    
В гроте Кроманьон во Франции было обнаружено сразу несколько ископаемых людей современного типа. По месту находки их называют кроманьонцами. Самые ранние их костные остатки датируются в 40 тысяч лет. Разнообразие типов орудий из камня и кости говорит о сложной трудовой деятельности. Человек уже умел сшивать шкуры животных и изготавливать из них одежду, жилье. На стенах пещер обнаружены мастерские рисунки.

Наука о происхождении и эволюции человека, образовании человеческих рас и о нормальных вариациях физического строения человека называется антропологией. Антропология как самостоятельная наука сформировалась в середине XIX века. Основные разделы антропологии: морфология человека, учение об антропогенезе, расоведение. 
    
Процесс историко-эволюционного формирования физического типа человека, первоначального развития его трудовой деятельности, речи, а также общества называется антропогенезом или антропосоциогенезом.   
  
Проблемы антропогенеза стали изучаться в XVIII веке. До этого времени господствовало представление, что человек и народы всегда были и являются такими, как их создал творец. Однако постепенно в науке, культуре, общественном сознании утверждалась идея развития, эволюции, в том числе и применительно к человеку и обществу.  
   
В середине XVIII века К.Линней положил начало научному представлению о происхождении человека. В своей "Системе природы" (1735 г.) он отнес человека к животному миру, помещая его в своей классификации рядом с человекообразными обезьянами. В XVIII веке зарождается и научная приматология; так, в 1766 г. появилась научная работа Ж.Бюффона об орангутанге. Голландский анатом П.Кампер показал глубокое сходство в строении основных органов человека и животных.    
 
В XVIII - первой половине XIX века археологи, палеонтологи, этнографы накопили большой эмпирический материал, который лег в основу учения об антропогенезе. Большую роль сыграли исследования французского археолога Буше де Перта. В 40-50-х гг. XIX века он искал каменные орудия и доказывал, что их использовал первобытный человек, живший одновременно с мамонтом и др. Эти открытия опровергали библейскую хронологию, встретили бурное сопротивление. Только в 60-е гг. XIX века идеи Буше де Перта признали в науке.   
  
Однако даже Ламарк не решался довести до логического завершения идею эволюции животных и человека и отрицать роль бога в происхождении человека (в своей "Философии зоологии" он писал об ином происхождении человека, чем только лишь от животных).  
   
Революционную роль в учении об антропогенезе сыграли идеи Дарвина. Он писал: "Тот, кто не смотрит, подобно дикарю, на явления природы как на нечто бессвязное, не может больше думать, чтобы человек был плодом отдельного акта творения".  
​   
Человек одновременно и биологическое существо, и социальное, поэтому антропогенез неотрывно связан с социогенезом, представляя собой по сути единый процесс антропосоциогенеза.

Упрощённое изображение биологической эволюции на видео (интересно как для взрослых, так и для детей)

Данные палеонтологии, биогеографии, сравнительной анатомии, эмбриологии и молекулярной биологии содержат убедительные и, что очень важно, взаимодополняющие и непротиворечивые свидетельства эволюции.

Последовательное появление новых видов животных и растений в палеонтологической летописи Земли привело натуралистов XVIII-XIX к идее эволюции. В нижних слоях геологических отложений обнаруживались более примитивные организмы, в верхних, - все более и более сходные с современными. Дарвин писал «геология дает нам ясное доказательство, что все виды претерпели изменения, и притом эти изменения протекали медленно и постепенно. Мы это ясно усматриваем из того факта, что ископаемые остатки последовательных формаций неизменно гораздо более сходны друг с другом, чем ископаемые из формаций, далеко одна от другой отстоящих».

Во времена Дарвина палеонтологическая летопись начиналась с Кембрийского периода (530 млн. лет назад) и в ней наблюдалось много пробелов. Сейчас эти пробелы постепенно заполняются. Палеонтологи нашли и охарактеризовали множество окаменевших останков животных, растений и микроорганизмов, живших на Земле в отдаленные эпохи. Современные методы физики и химии позволили очень точно датировать окаменелости по соотношению изотопов различных химических элементов в самих останках и окружающих их породах. Данные палеонтологии свидетельствуют, что микроорганизмы обитали на Земле 3,8 млрд. лет назад. Самые древние эукариотические клетки были обнаружены в породах, возраст которых превышает 2 млрд. лет. Чем ближе к нашему времени, тем меньше пробелов остается в палеонтологической летописи, тем более подробной она становится. Мы видим последовательное и постепенное появление новых форм. Более того, мы видим, как из прежних форм возникали новые. Между рыбами и амфибиями, амфибиями и рептилиями, рептилиями и млекопитающими найдено так много переходных форм, что зачастую трудно сказать, к какому классу позвоночных их следует относить. Рассмотрим некоторые примеры.

Впервые ископаемые останки первоптицы - археоптерикса был найдены в Германии в 1861 году. Он имел перья и крылья, следовательно, относился к птицам. Но его скелет отличался рядом признаков, типичных для хищных динозавров: костистый хвост, зубы, пальцы с когтями на передних конечностях. Позднее в Испании и Китае были найдены на 30-40 млн. лет более молодые останки археоптериксов. Они еще больше похожи на птиц и меньше на динозавров. Их костистые хвосты стали короче, пальцы на крыльях редуцировались.

Археоптерикс не исторический курьез, а одно из звеньев в цепи эволюции. Совсем недавно был найден далекий предок археоптерикса– микрораптор гуи. Он имел маховые перья не только на передних, но и на задних конечностях. Таким образом, у него было четыре крыла, которые он использовал для парящего полета. До него в палеонтологической летописи находятся динозавры, которые становились с течением времени все более и более похожими на птиц, а после него – древние птицы, которые все более и более утрачивали признаки динозавров. В этой длинной цепи от динозавров к птицам, которая протянулась более чем на 140 млн. лет, не было разрывов. Не было момента, когда птица вдруг вылетела из яйца динозавра. Каждый предок имел потомка, в основном похожего на себя, и в то же время отличного в деталях.

Следует помнить, однако, что многие ископаемые останки, принадлежат боковым ветвям филогенетического древа. На Земле нет сейчас живых потомков тиранозавров. Эта ветвь оказалась эволюционным тупиком. Нет на Земле и четырехкрылых птиц, хотя такие родственники археоптериксов существовали на Земле десятки миллионов лет назад.

Открытия 1990-х годов позволили восстановить интереснейшую историю постепенного превращения мелких (размером с белку) наземных копытных млекопитающих в гигантов моря – китов. Ископаемые останки свидетельствуют, что наиболее дальний предок современных китов жил на суше 65 млн. лет назад и кормился рыбой и трупами животных. Пакицетус, который жил около 50 млн. лет назад, уже перешел к полуводному образу жизни. Более молодой представитель этой линии амбулоцетус – ходячий кит - (45 млн. лет назад) был ростом с морского льва, имел довольно длинные конечности, хорошо приспособленные как для плавания, так и для хождения по дну, и длинный хвост, тоже полезный для плавания, хотя пока еще очень мало похожий на мощный хвостовой плавник кита. Родоцетус (43 млн. лет назад) сделал следующий и уже необратимый шаг в море. Его конечности сильно уменьшились, а тазовый пояс практически отделился от позвоночника. И, наконец, 40 млн. лет назад появился базилозаврус. Длина его тела достигала 15 метров. Конечности его уже полностью преобразовались в мощные плавники. Это был уже почти настоящий кит. Он еще сохранил явное сходство со своими сухопутными предками. Его ноздри уже сместились далеко назад, но им предстояло пройти еще полпути до того места на черепе, где сейчас располагается дыхальце настоящих китов. Он еще сохранил тазовый пояс, но на его рудиментарных ножках уже было не пять, а всего три крохотных пальчика.

​Таким образом, палеонтологическая летопись дает нам свидетельства постепенного преобразования наземных млекопитающих в обитателей моря. Несмотря на ее явную неполноту и фрагментарность, мы видим в ней серию переходных форм. По существу, все ископаемые останки представляют собой переходные формы – все они является потомками ранее живших форм, а некоторые – предками ныне живущих форм. Таким образом, палеонтологическая летопись является летописью эволюции - наследственного изменения свойств живых организмов в ряду поколений.

Биогеография – это наука, которая изучает распределение живых организмов на Земле. Она возникла благодаря трудам Ч.Дарвина и А.Уоллеса. Дарвин посвятил биогеографии значительную часть «Путешествия на Бигле» и две главы «Происхождения видов». По степени сходства локальных фаун выделяют шесть биогеографических областей: 1) Палеоарктическую, 2) Неоарктическую, 3) Индо-Малайскую, 4) Эфиопскую, 5) Неотропическую и 6) Австралийскую.
 
Главная проблема, которая стояла тогда перед исследователями заключалась в том, что, по словам Дарвина «ни сходство, ни различия между обитателями разных областей не могут быть вполне объяснены климатическими и другими физическими условиями». Действительно, климатические условия тропических областей Африки, Юго-Восточной Азии и Южной Америки поразительно сходны, но насколько различны при этом фауны этих областей! Кенгуру и множество других сумчатых населяют степи и полупустыни Австралии, но в африканской фауне нет ни одного сумчатого. Чем объяснить удивительное разнообразие близкородственных видов птиц на Галапагосских островах, их сходство с континентальными южноамериканскими видами и отличие от видов птиц Гавайских островов или Островов Зеленого Мыса?

Если сходство живых существ, населяющих каждую из обширных биогеографических областей, и различия между областями невозможно объяснить климатическими условиями, то в чем же это объяснение? Что связывает воедино фантастическое разнообразие сумчатых Австралийской области - сумчатого крота, сумчатую белку, сумчатого волка, сумчатого медведя, кенгуру – и почему они по своему сходны, но в то же время так фундаментально отличны от наших кротов, белок, волков, медведей и травоядных? Их связывает общность происхождения, время и место существования их последнего общего предка, и условия, в которых происходила их эволюция.

Внешнее сходство (европейский крот – сумчатый крот, белка летяга – сумчатая летяга) обитателей разных областей обусловлено сходством условий, в которых протекала их эволюция. Глубинное сходство обитателей одной области объясняется тем, что именно в этой области жил когда-то их общий предок (все австралийские сумчатые, сколь бы различны они ни были, происходят от общего сумчатого предка).

Однако многие потомки расселяются далеко за пределы обитания их предков. Понятно, что скорость расселения и дистанция, которую может преодолеть тот или иной вид животных или растений, зависит как от способов, которые этот вид использует для расселения, так и от препятствий, которые он встречает на своем пути.

Моря и океаны, реки, горы и пустыни часто оказываются непреодолимым препятствием для распространения многих видов наземных животных. На океанических островах вулканического и кораллового происхождения до прихода туда человека не было никаких наземных млекопитающих. Не было там и земноводных. Число видов, населяющих такие острова, относительно невелико, и оно тем меньше, чем дальше тот или иной остров от континента – и, соответственно, тем меньше шансов было у предков нынешних островных форм добраться до этого острова. Океанические острова заселяются случайными переселенцами с ближайших континентов. Это, как правило, птицы, летучие мыши, рептилии, насекомые. Представители таких видов, попав на океанические острова, получают широкие возможности для размножения. Они занимают множество свободных экологических ниш на отдельных изолированных друг от друга островах и дают начало огромному разнообразию эндемических (встречающихся только в одной ограниченной области на Земле) видов.

Например, на Гавайских островах обнаружено большое разнообразие улиток, из которых 300 эндемичных видов принадлежат одному роду. Из 108 видов птиц, населяющих Галапагосские острова, 82 эндемичны. Ярким примером быстрого возникновения видового разнообразия являются Дарвиновы вьюрки. Когда Дарвин собирал свою коллекцию птиц на Галапагосах, он ошибочно отнес вьюрков, собранных на разных островах, к разным семействам воробьиных птиц, настолько они были отличны друг от друга. Позднее выяснилось, что все они (13 видов) принадлежат к одному подсемейству и возникли относительно недавно – несколько миллионов лет назад по мере заселения островов. За это время, благодаря изоляции друг от друга и от континентальных родственников и естественному отбору в новых и разнообразных условиях, они претерпели значительные эволюционные изменения.

Еще во времена Дарвина было ясно, что острова и отдельные части континентов могут менять свои очертания, возникать, поднимаясь над уровнем моря, исчезать, скрываясь под водой. Но ни Дарвин, ни его современники не могли себе представить, что в далеком прошлом континенты располагались относительно друг друга совсем не так как сейчас. Теперь мы знаем, 230 млн. лет назад все континенты представляли собой единый массив – гигантский материк Пангея. Около 200 млн. лет назад он раскололся и его фрагменты медленно двигались, то отдаляясь друг от друга, то вновь соединяясь, на те места, которые они занимают сейчас.

Дрейф материков – это факт, подтвержденный данными геологии. Но особенно важно для нас то, что дрейф материков объясняет те особенности расселения животных и растений, которые были необъяснимы во времена Дарвина. Теперь мы понимаем, почему так различны фауны Палеарктической и Индо-Малайской областей. Дело не только, и не столько в климатических различиях между ними, но в том, что они были разделены океаном в течение десятков миллионов лет. Мы понимаем, почему в Южной Америке и Австралии обитают родственные виды страусов – нанду и эму. Десятки миллионов лет назад эти два континента соединяла Антарктида, ныне холодная и безжизненная, а тогда покрытая густыми и полными жизни тропическими лесами. О том, что эти леса там были когда-то, свидетельствуют залежи каменного угля, обнаруженные в Антарктиде.

Итак, географические закономерности распределения живых организмов хорошо согласуются с геологическими и палеонтологическими данными и убедительно свидетельствуют о том, что все современное разнообразие видов сформировалось в ходе эволюции.

Все четвероногие – амфибии, рептилии, млекопитающие имеют по пять пальцев на конечностях.  Даже у тех видов, у которых во взрослом состоянии имеется меньше пяти пальцев (в копыте лошади, например), в эмбриональном периоде все равно закладываются все те же 5 пальцев. Почему именно пять, а не 3, 4, 7, 15? Но пятью пальцами сходство не ограничивается. Дарвин писал: «Что может быть любопытнее того, что пригодная для хватания рука человека, роющая лапа крота, нога лошади, ласт дельфина и крыло летучей мыши построены по тому же самому образцу и содержат одинаковые кости с одним и тем же относительным расположением? Ничто не может быть более безнадежным, как попытка объяснить эту общность строения у членов одного и того же класса с точки зрения полезности или учения о конечных причинах».

Общность строения объясняется общностью происхождения – все четвероногие позвоночные происходят от общего предка, который имел 5 пальцев. Это заключение, сделанное на основе данных сравнительной анатомии, подтверждается палеонтологическими данными. Они свидетельствуют, что этот общий пятипалый предок жил на Земле около 400 млн. лет назад. У него были современники, которые имели, кто 6, кто 7, а кто и 8 пальцев, но все они вымерли. Все современные четвероногие произошли не от них, а от пятипалого предка.

Вся систематика живых организмов построена по иерархическому принципу. Сходные между собой виды объединяются в роды, сходные роды в семейства, сходные семейства в отряды, сходные отряды в классы и так далее. Если мы сравниваем виды, принадлежащие одному роду, мы находим между ними сходство по большому числу морфологических признаков. Если же мы сравним два вида из разных отрядов одного класса, мы обнаружим гораздо меньше сходства между ними.

​Очевидно, что степень сходства определяется степенью родства: родные братья гораздо более сходны между собой, чем двоюродные. Степень родства определяется числом поколений между ныне живущими организмами и их предками. Родные братья имеют общего предка в первом поколении, а двоюродные во втором. Точно так же в терминах родства мы можем интерпретировать таксономические категории, построенные по морфологическому критерию. Виды одного рода отделяет от их общего предка гораздо меньшее число поколений (и соответственно лет), чем виды, принадлежащие к разным отрядам. Общий предок всех видов рода Mus (домовые мыши) жил на Земле около 10 млн. лет назад. Примерно в то же время существовал и общий предок видов рода Felis (кошки), а последний общий предок мыши и кошки жил гораздо раньше – более 70 млн. лет назад.

Все многоклеточные организмы проходят длинный путь от зиготы до взрослой формы. Организмы формируется по заложенной в их генах программе. Часто ДНК называют чертежом будущего организма. На самом деле в последовательности нуклеотидов ДНК записан не чертеж, а рецепт организма: когда, где и что должно произойти для того, чтобы организм сформировался.

Нигде в генах не записано, что рука должна иметь пять пальцев. В генах «записано» когда, где и что должно произойти для того, чтобы постепенно из недифференцированного зачатка конечности сформировалась рука с пятью пальцами. В генах «записаны» последовательности реакций, которые приводят к синтезу белков и регуляторных РНК.

Взаимодействуя друг с другом, они предопределяют свойства отдельных клеток. В зависимости от этих свойств, клетки растут, перемещаются, взаимодействуют друг с другом, объединяются в те или иные ткани. Родословная каждой клетки развивающегося организма, ее положение в эмбрионе и сигналы, поступающие от других клеток, определяют ее судьбу и то, какие гены будут активны в ней.

​У всех представителей одного типа (например, хордовых) наиболее общие особенности строения эмбрионов (хорда, кишечник, зачатки передних и задних конечностей) формируются довольно рано в онтогенезе и по одним и тем же рецептам. На ранних стадиях органогенеза зародыши сходны друг с другом.

Русский ученый Карл Бэр (1792-1876) обнаружил поразительное сходство зародышей различных позвоночных. Он писал: ««Зародыши млекопитающих, птиц, ящериц и змей, в высшей степени сходны между собой на самых ранних стадиях, как в целом, так и по способу развития отдельных частей. У меня в спирту сохраняются два маленьких зародыша, которые я забыл пометить, и теперь я совершенно не в состоянии сказать, к какому классу они принадлежат. Может быть, это ящерицы, может быть — маленькие птицы, а может быть — и очень маленькие млекопитающие, до того велико сходство в устройстве головы и туловища у этих животных. Конечностей, впрочем, у этих зародышей еще нет. Но если бы даже они и были на самых ранних стадиях своего развития, то и тогда мы ничего не узнали бы, потому что ноги ящериц и млекопитающих, крылья и ноги птиц, а также руки и ноги человека развиваются из одной и той же основной формы».

На более поздних стадиях развития различия между эмбрионами увеличиваются, появляются признаки класса, отряда, семейства. Ч.Дарвин рассматривал сходство ранних стадий онтогенеза у разных представителей крупных таксонов как указание на их эволюционное происхождение от общих предков.

Современные открытия в области генетики развития подтвердили дарвиновскую гипотезу. Было показано, например, что важнейшие процессы раннего онтогенеза у всех позвоночных совершаются по одним и тем же рецептам: они контролируются одними и теми же генами. Более того, многие из этих генов-регуляторов обнаружены и у беспозвоночных (червей, моллюсков и членистоногих).

Конечности всех млекопитающих сначала развиваются по общей программе, предусматривающей формирование пяти пальцев, однако на более поздних стадиях эмбрионального развития вступают в действие специфические программы, возникшие позже в ходе эволюции – у копытных зачатки пястных костей сливаются, у китов и дельфинов они редуцируются, у летучей мыши они превращаются в основу крыльев и лап. Муравьеды рождаются без зубов, но у зародышей этих животных мы обнаруживаем зачатки зубов, которые исчезают на более поздних стадиях развития. Это свидетельствует о том, что общий предок муравьедов и других неполнозубых (ленивцев, броненосцев) имел зубы, а его потомки их потеряли – кто полностью, кто частично. Но гены - рецепты для создания зубов, они унаследовали. Птицы потеряли зубы еще раньше - 70-80 миллионов лет назад, но в их челюстных зачатках до сих пор мы обнаруживаем синтез белков необходимых для развития зубов.
​
Таким образом, морфологические, эмбриологические и палеонтологические свидетельства эволюции хорошо согласуются между собой и дают единую и непротиворечивую картину процесса эволюции.

Благодаря современным достижениям молекулярной биологии и генетики удалось расшифровать геном человека, мыши, дрозофилы, малярийного комара, риса и многих других видов животных, растений, грибов и микроорганизмов. Мы можем сравнивать гены разных организмов и анализировать сходство и различия между ними. Мы можем изучать гены не только ныне живущих организмов, но и давно вымерших видов, используя следы ДНК в ископаемых останках.

Мы знаем, что все живые организмы имеют одинаковые механизмы записи, передачи и считывания наследственной информации. Эта информация записана в последовательности нуклеотидов ДНК (РНК у некоторых вирусов), она передается из поколения в поколение благодаря одному и тому же механизму репликации, она транскрибируется в последовательность нуклеотидов и-РНК и затем транслируется в последовательность аминокислот в белках с использованием одного и того же генетического кода. Это однозначно свидетельствует о том, что все ныне живущие на Земле организмы происходят от одного общего предка.

Геном каждого вида представляет собой генетическую летопись его эволюции. Каждый организм получил свои гены от предков, а те в свою очередь от своих предков, и так до самого первого предка всех живых организмов. В большинстве случае гены передавались без изменений, но изредка возникали случайные изменения – мутации. Некоторые мутации снижали приспособленность организмов, которые их наследовали. Такие мутации отметались естественным отбором и не передавались дальше. Большинство никак не сказывались на приспособленности организмов, и, следовательно, на вероятности передачи этих измененных генов из поколения в поколение. Наконец, были такие мутации, которые давали их носителям преимущества в борьбе за жизнь. Они распространялись в популяциях и закреплялись в генофонде вида, внутри которого они возникли, и передавались дочерним видам. Таким образом, в геномах ныне живущих видов записана все история этих видов. Сравнение генов разных видов дает ключ к построению единой родословной всего живого на Земле.

Многие мутации представляют собой замены одних нуклеотидов на другие. Мутации возникают, как правило, во время репликации ДНК. Отсюда следует, что, чем больше поколений прошло со времени дивергенции двух видов от общего предка, тем больше случайных замен нуклеотидов должно было накопиться в геномах дочерних видов. Соответственно, тем больше аминокислот отличают один и тот же белок у этих видов. Общий предок человека и мартышки существовал более 30 млн. лет назад, а общий предок человека и кошки — более 80 млн. лет назад. Когда мы сравниваем аминокислотные последовательности гемоглобина, мы видим, что различий между белками (и следовательно, генами) человека и мартышки гораздо меньше, чем между белками человека (или шимпанзе) и кошки.

Количественная оценка различий между видами по множеству генов позволяет построить генеалогическое древо, показывающее родство различных таксонов (видов, отрядов, семейств, классов), и определить относительное время их дивергенции. В основном это древо совпадает с теми, что были построены на основе морфологических, эмбриологических и палеонтологических данных.
 

Ученые уже давно обнаруживали странное сходство между современными китами и копытными. Палеонтологические данные подтвердили, что предки китов по ряду признаков были похожи на предков копытных. Данные молекулярно-генетического анализа позволили точно определить положение китов на едином древе жизни. Ближайшим родственником китов оказался гиппопотам, который относится к отряду парнокопытных. Это значит, что общий предок китов и парнокопытных (гиппопотамов, коров, свиней) существовал в более близкое к нашим дням время, чем общий предок парно- и непарнокопытных (лошадей, тапиров, носорогов). В современной систематике киты и парнокопытные объединяются в один отряд китопарнокопытных.

Молекулярные данные предоставляют нам самые убедительные свидетельства эволюции. Опираясь на эти данные, мы можем реконструировать историю жизни на Земле, показать, что все современные виды связаны неразрывными нитями родства, вся жизнь на Земле представляют собой единое филогенетическое древо.

Использовались материалы сайта Эволюция - пути и механизмы

В одной галактике насчитывается около 100 млрд звезд, а всего в нашей Вселенной существует 100 млрд галактик. Если бы вам вздумалось отправиться в путешествие с Земли к самому краю Вселенной, то это заняло бы у вас больше 15 млрд лет при условии, что вы будете передвигаться со скоростью света - 300 000 км в секунду. Но откуда же появилась космическая материя? Как возникла Вселенная?
 
История Земли насчитывает около 4,6 млрд лет. За это время на ней возникали и вымирали многие миллионы видов растений и животных; вырастали и обращались в прах высочайшие горные хребты; громадные материки то раскалывались на части и разбегались в разные стороны, то сталкивались друг с другом, образуя новые гигантские массивы суши. Откуда же мы все это знаем?
 
Дело в том, что, несмотря на все катастрофы и катаклизмы, которыми столь богата история нашей планеты, на удивление многое из ее бурного прошлого запечатлевается в горных породах, существующих и поныне, в окаменелостях, которые в них находят, а также в организмах живых существ, обитающих на Земле в наши дни. Разумеется, эта летопись неполная. Нам попадаются лишь ее фрагменты, между ними зияют пустоты, из повествования выпадают целые главы, крайне важные для понимания того, что происходило на самом деле. И все-таки даже в столь урезанном виде история нашей Земли не уступит в увлекательности любому детективному роману.

Теория Большого Взрыва

Астрономы полагают, что наш мир возник в результате Большого Взрыва. Взорвавшись, гигантский огненный шар разметал по пространству материю и энергию, которые впоследствии сгустились, образовав миллиарды звезд, а те, в свою очередь, объединились в многочисленные галактики.

Теория, которой придерживается большинство современных ученых, утверждает, что Вселенная образовалась в результате так называемого Большого Взрыва. Невероятно горячий огненный шар, температура которого достигала миллиардов градусов, в какой-то момент взорвался и разбросал во всех направлениях потоки энергии и частиц материи, придав им колоссальное ускорение.
 
Любое вещество состоит из крохотных частиц - атомов. Атомы - это мельчайшие материальные частицы, способные принимать участие в химических реакциях. Однако они, в свою очередь, состоят из еще более мелких, элементарных, частиц. В мире существует множество разновидностей атомов, которые называются химическими элементами. Каждый химический элемент включает в себя атомы определенных размеров и веса и отличается от других химических элементов. Поэтому в ходе химических реакций каждый химический элемент ведет себя только ему одному присущим образом. Все сущее во Вселенной, от крупнейших галактик до мельчайших живых организмов, состоит из химических элементов.

После Большого Взрыва

Поскольку огненный шар, разлетевшийся на части в результате Большого Взрыва, имел колоссальную температуру, крохотные частицы материи обладали поначалу слишком большой энергией и не могли соединиться друг с другом, чтобы образовать атомы. Однако спустя примерно миллион лет температура Вселенной понизилась до 4000"С, и из элементарных частиц стали формироваться различные атомы. Сначала возникли самые легкие химические элементы - гелий и водород. Постепенно Вселенная охлаждалась все сильнее и образовывались более тяжелые элементы. Процесс образования новых атомов и элементов продолжается и по сей день в недрах таких звезд, как, к примеру, наше Солнце. Их температура необычайно высока.

​Вселенная остывала. Новообразованные атомы собирались в гигантские облака пыли и газа. Частицы пыли сталкивались друг с другом, сливались в единое целое. Гравитационные силы притягивали маленькие объекты к более крупным. В результате во Вселенной со временем сформировались галактики, звезды, планеты.

На иллюстрации: Земля имеет расплавленное ядро, богатое железом и никелем. Земная кора состоит из более легких элементов и как бы плавает на поверхности частично расплавленных горных пород, образующих мантию Земли.

Микроволны из прошлого

Исходя из предположения, что Вселенная сформировалась в результате "горячего" Большого Взрыва, то есть возникла из гигантского огненного шара, ученые попробовали подсчитать, до какой степени она должна была охладиться к настоящему времени. Они пришли к выводу, что температура межгалактического пространства должна составлять около -270°С. Температуру Вселенной ученые определяют и по интенсивности микроволнового (теплового) излучения, идущего из глубин космоса. Проведенные измерения подтвердили, что она в самом деле составляет примерно -270"С.

Каков возраст Вселенной?

Чтобы узнать расстояние до той или иной галактики, астрономы определяют ее размеры, яркость и цвет излучаемого ею света. Если теория Большого Взрыва верна, то, значит, все существующие ныне галактики первоначально были стиснуты в один сверхплотный и горячий огненный шар. Вам достаточно поделить расстояние от одной галактики до другой на скорость, с какой они удаляются друг от друга, чтобы установить, как давно они составляли единое целое. Это и будет возрастом Вселенной. Разумеется, этот метод не позволяет получить точных данных, но все же он дает основания полагать, что возраст Вселенной -от 12 до 20 млрд лет.
 
Образование Солнечной системы

Никто точно не знает, как именно образовалась Солнечная система. Основная теория гласит, что Солнце и планеты сформировались из завихряющегося облака космического газа и пыли. Более плотные части этого облака с помощью гравитационных сил притягивали к себе извне все большее количество вещества. В итоге из него возникли Солнце и все его планеты.

Галактики сформировались, по всей вероятности, спустя примерно 1 - 2 млрд лет после Большого Взрыва, а Солнечная система возникла приблизительно на 8 млрд лет позже. Ведь материя распределялась по пространству отнюдь не равномерно. Более плотные области, благодаря гравитационным силам, притягивали к себе все больше пыли и газа. Размеры этих областей стремительно увеличивались. Они превращались в гигантские завихряющиеся облака пыли и газа - так называемые туманности.
 
Одна такая туманность - а именно солнечная туманность - сгустившись, образовала наше Солнце. Из других частей облака возникли сгустки вещества, ставшие планетами, в том числе Землей. Они удерживались на своих околосолнечных орбитах мощным гравитационным полем Солнца. По мере того как гравитационные силы притягивали частицы солнечного вещества все ближе и ближе друг к другу, Солнце становилось все меньше и плотнее. При этом в солнечном ядре возникло чудовищное давление. Оно преобразовывалось в колоссальную тепловую энергию, а это, в свою очередь, ускоряло ход термоядерных реакций внутри Солнца. В (результате образовывались новые атомы и выделялось еще больше тепла.
 
Возникновение условий для жизни

Примерно те же процессы, хотя и в значительно меньших масштабах, происходили и на Земле. Земное ядро стремительно сжималось. Из-за ядерных реакций и распада радиоактивных элементов в недрах Земли выделялось так много тепла, что образующие ее горные породы расплавились. Более легкие вещества, богатые кремнием - похожим на стекло минералом, - отделились в земном ядре от более плотных железа и никеля и образовали первую земную кору. Спустя примерно миллиард лет, когда Земля существенно охладилась, земная кора затвердела и превратилась в прочную внешнюю оболочку нашей планеты, состоящую из твердых горных пород.
 
Остывая, Земля выбрасывала из своего ядра множество различных газов. Обычно это происходило при извержении вулканов. Легкие газы, такие, как водород или гелий, большей частью улетучивались в космическое пространство. Однако сила притяжения Земли была достаточно велика, чтобы удерживать у ее поверхности более тяжелые газы. Они-то и составили основу земной атмосферы. Часть водяных паров из атмосферы сконденсировалась, и на Земле возникли океаны. Теперь наша планета была полностью готова к тому, чтобы стать колыбелью жизни.
 
Рождение и гибель горных пород

Земная суша образуется твердыми горными породами, зачастую покрытыми слоем почвы и растительностью. Но откуда эти горные породы берутся? Новые горные породы формируются из вещества, рождающегося глубоко в недрах Земли. В нижних слоях земной коры температура намного выше, чем па поверхности, а составляющие их горные породы находятся под огромным давлением. Под воздействием жара и давления горные породы прогибаются и размягчаются, а то и вовсе плавятся. Как только в земной коре образуется слабое место, расплавленные горные породы - их называют магмой - прорываются на поверхность Земли. Магма вытекает из жерлов вулканов в виде лавы и распространяется на большой площади. Застывая, лава превращается в твердую горную породу.

Взрывы и огненные фонтаны

​В одних случаях рождение горных пород сопровождается грандиозными катаклизмами, в других проходит тихо и незаметно. Существует множество разновидностей магмы, и из них образуются различные типы горных пород. К примеру, базальтовая магма очень текуча, легко выходит на поверхность, растекается широкими потоками и быстро застывает. Иногда она вырывается из жерла вулкана ярким "огненным фонтаном" - такое происходит, когда земная кора не выдерживает ее давления.
 
Другие виды магмы гораздо гуще: их густота, или консистенция, больше похожа на черную патоку. Содержащиеся в такой магме газы с большим трудом пробиваются на поверхность сквозь ее плотную массу. Вспомните, как легко пузырьки воздуха вырываются из кипящей воды и насколько медленнее это происходит, когда вы нагреваете что-нибудь более густое, к примеру кисель. Когда более плотная магма поднимается ближе к поверхности, давление на нее уменьшается. Растворенные в пей газы стремятся расшириться, но не могут. Когда же магма наконец вырывается наружу, газы расширяются столь стремительно, что происходит грандиозный взрыв. Лава, обломки горных пород и пепел разлетаются во все стороны, как снаряды, выпущенные из пушки. Подобное извержение случилось в 1902 г. на о-ве Мартиника в Карибском море. Катастрофическое извержение вулкана Моптапь-Пеле полностью разрушило порт Сеп-Пьер. Погибло около 30 000 человек.

На иллюстрации: Поток лавы вытекает из кратера вулкана Килауэа, расположенного на о-ве Гавайя. Когда лава выходит на поверхность Земли, она застывает, образуя новые горные породы.

Образование кристаллов

Горные породы, формирующиеся из остывающей лавы, называют вулканическими, или изверженными, горными породами. Пока лава остывает, минералы, содержащиеся в расплавленных породах, постепенно превращаются в твердые кристаллы. Если лава остывает быстро, кристаллы не успевают вырасти и остаются очень маленькими. Подобное происходит при образовании базальта. Иногда лава охлаждается столь быстро, что из нее получается гладкая стеклообразная порода, вообще не содержащая кристаллов, такая, как обсидиан (вулканическое стекло). Подобное, как правило, случается при подводном извержении или когда маленькие частицы лавы выбрасываются из жерла вулкана высоко в холодный воздух.

Свидетельства минувшего

На иллюстрации: Эрозия и выветривание горных пород в каньонах Сидар-Брейкс, штат Юта, США. Эти каньоны образовались в результате эрозионного воздействия реки, проложившей свое русло через слои осадочных пород, "выдавленных" кверху движениями земной коры. Обнажившиеся горные склоны постепенно выветрились, и обломки пород образовали на них каменистые осыпи. Посреди этих осыпей торчат выступы все еще твердых скал, которые и образуют края каньонов.

Размеры кристаллов, содержащихся в вулканических породах, позволяют нам судить, насколько быстро остывала лава и на каком расстоянии от поверхности Земли она залегала. Перед вами кусок гранита, как он выглядит в поляризованном свете под микроскопом. Различные кристаллы имеют на этом изображении различный цвет.

Гнейс - метаморфическая горная порода, образовавшаяся из осадочной породы под воздействием тепла и давления. Рисунок из разноцветных полос, которые вы видите на этом куске гнейса, позволяет определить направление, в котором земная кора, двигаясь, давила на слои горных пород. Так мы получаем представление о событиях, происходивших 3,5 млрд лет тому назад.
 
По складкам и разломам (разрывам) в горных породах мы можем судить, в каком направлении действовали колоссальные напряжения в земной коре в давно минувшие геологические эпохи. Эти складки возникли в результате горообразующих движений земной коры, начавшихся 26 млн лет назад. В этих местах чудовищные силы сдавили слои осадочных горных пород - и образовались складки.
 
Магма далеко не всегда достигает поверхности Земли. Она может задерживаться в нижних слоях земной коры и тогда остывает гораздо медленнее, образуя восхитительные крупные кристаллы. Именно так возникает гранит. Величина кристаллов в некоторых голышах позволяет установить, каким образом много миллионов лет назад сформировалась данная порода.
 
Осадочные "бутерброды"

Не все горные породы похожи на вулканические, такие, как гранит или базальт. Многие из них состоят из множества слоев и похожи на огромную стопку бутербродов. Они образовались когда-то из разрушенных ветром, дождями и реками других горных пород, обломки которых смыло в озера или моря, и они осели на дне под толщей воды. Постепенно таких осадков скапливается огромное количество. Они нагромождаются друг на друга, образуя слои толщиной в сотни и даже тысячи метров. Вода озера или моря давит на эти отложения с колоссальной силой. Находящаяся внутри них вода выдавливается, и они спрессовываются в плотную массу. В то же время минеральные вещества, прежде растворенные в выдавливаемой воде, как бы цементируют всю эту массу, и в итоге из нее формируется новая горная порода, которую называют осадочной.
 
И вулканические, и осадочные породы могут под воздействием движений земной коры выталкиваться кверху, образуя новые горные системы. В образовании гор участвуют колоссальные силы. Под их воздействием горные породы либо очень сильно нагреваются, либо чудовищно сжимаются. При этом они преобразовываются - трансформируются: один минерал может превратиться в другой, кристаллы расплющиваются и принимают иное расположение. В результате па месте одной горной породы возникает другая. Горные породы, сформировавшиеся при трансформации других горных пород под воздействием вышеупомянутых сил, называются метаморфическими.

Ничто не вечно, даже горы

На иллюстрации: Худуз, провинция Альберта, Канада. Дожди и песчаные бури разрушают мягкие горные породы быстрее, чем твердые, и в результате возникают останцы (выступы) с причудливыми очертаниями.

На первый взгляд ничего не может быть прочнее и долговечнее, чем огромная гора. Увы, это всего-навсего иллюзия. Если основываться на геологической шкале времени, где счет идет на миллионы и даже сотни миллионов лет, то горы оказываются столь же преходящим, как и все остальное, включая нас с вами.
 
Любая горная порода, как только начнет подвергаться воздействию атмосферы, моментально будет разрушаться. Если вы взглянете на свежий обломок скалы или расколотый голыш, то увидите, что вновь образовавшаяся поверхность породы зачастую совсем иного цвета, чем старая, долго пробывшая па воздухе. Это объясняется воздействием кислорода, содержащегося в атмосфере, а во многих случаях - и дождевой воды. Из-за них на поверхности горной породы происходят различные химические реакции, постепенно изменяющие ее свойства.
 
Со временем эти реакции приводят к высвобождению минералов, скрепляющих породу, и она начинает рассыпаться. В породе образуются крохотные трещинки, в которые проникает вода. Замерзая, эта вода расширяется и разрывает породу изнутри. Когда лед растает, такая порода попросту развалится на куски. Очень скоро отвалившиеся куски породы смоют дожди. Этот процесс называется эрозией.

Вода-разрушитель

На иллюстрации: Ледник Мюир на Аляске. Разрушительное воздействие ледника и камней, вмерзших в него снизу и с боков, постепенно вызывает эрозию стен и дна долины, по которой он движется. В результате на льду образуются длинные полосы обломков горных пород - так называемые морены. При слиянии двух соседних ледников соединяются и их морены.

Куски разрушенной породы в конечном итоге попадают в реки. Течение тащит их по речному руслу и стачивает ими породу, которая образует само русло, пока уцелевшие обломки не найдут наконец тихое пристанище на дне озера или моря. Замерзшая вода (лед) обладает еще большей разрушительной силой. Ледники и ледниковые покровы волокут за собой множество крупных и мелких обломков горных пород, вмерзших в их ледяные бока и брюха. Эти обломки проделывают глубокие борозды в породах, по которым движутся ледники. Ледник может переносить обломки скал, упавшие на него сверху, на многие сотни километров.

Скульптуры, созданные ветром
​
Ветер тоже разрушает горные породы. Особенно часто такое случается в пустынях, где ветер переносит миллионы мельчайших песчинок. Песчинки большей частью состоят из кварца, чрезвычайно прочного минерала. Вихрь песчинок ударяется о скалы, выбивая из них все новые и новые песчинки.
 
Часто ветер нагромождает песок в большие песчаные холмы, или дюны. Каждый порыв ветра наносит на дюны новый слой песчинок. Расположение склонов и крутизна этих песчаных холмов позволяют судить о направлении и силе ветра, их создавшего.

Горные породы - как бы своеобразная книга, где записана вся история Земли. Однако, если продолжить сравнение, книга эта разорвана на отдельные страницы, и прежде, чем прочесть ее, надо собрать их и расположить в правильном порядке. Чаще старые горные породы залегают внизу, а молодые вверху. Но это не значит, что та или иная порода вечно занимает одно и то же положение.

Несогласное залегание горных пород позволяет 'прочесть' их историю. Так, известняк, сформировавшийся в каменноугольный период (карбон), залегает поверх силурийских горных пород, которые сперва под воздействием движений земной коры были смяты в складки, а затем подверглись эрозии. В итоге образовалась плоская поверхность, на которой начал формироваться слой известняка. При таком несогласном залегании горные породы, располагающиеся сверху, - самые молодые

Колоссальные силы, которые создают новые горные цепи, могут также смещать горные породы, деформировать их и даже вовсе разрушать. Иногда складки горных пород разламываются или наползают одна на другую, и самые древние породы, располагавшиеся прежде внизу, оказываются у самой поверхности.
 
Кроме того, обломки разрушающейся породы могут скатываться по горным склонам. Тогда старые и молодые породы перемешиваются. В других случаях вулканические горные породы, поднимаясь из нижних слоев земной коры, пробиваются на поверхность сквозь более молодые породы. Если какая-нибудь вулканическая порода продавливает сразу несколько слоев других горных пород, это означает, что она сформировалась позже.
 
Ну и, разумеется, горные породы постоянно разрушаются из-за эрозии. При этом возникают причудливые конфигурации, когда старые породы оказываются в окружении более молодых. Это происходит, скажем, при выветривании верхушки горной складки: более древняя порода, скрытая дотоле в середине складки, обнажается. На поверхность породы, подвергшейся эрозии, могут наноситься новые слои осадочных пород.
 
Нумеруя страницы

Чтобы восстановить подлинную картину истории Земли, нужны некие подсказки, позволяющие установить, в каком порядке возникали те или иные горные породы. Отличными подсказками служат окаменелости - ископаемые останки растений и животных, сохранившиеся в толщах горных пород. За многие миллионы лет климат на Земле неоднократно менялся, а вместе с ним менялись растения и животные, населявшие нашу планету.

Чтобы восстановить подлинную картину истории Земли, нужны некие подсказки, позволяющие установить, в каком порядке возникали те или иные горные породы. Отличными подсказками служат окаменелости - ископаемые останки растений и животных, сохранившиеся в толщах горных пород. За многие миллионы лет климат на Земле неоднократно менялся, а вместе с ним менялись растения и животные, населявшие нашу планету.

Особенно хорошие подсказки - останки животных, у которых при жизни были твердые панцири. Подсказки для более поздних пород - останки позвоночных, то есть животных, имеющих спинной хребет. Твердые части тел животных сохраняются в ископаемом виде гораздо чаще, чем мягкие ткани. Самый распространенный тип окаменелостей - моллюски и ракообразные. Однако твердые панцири встречаются иногда и у крохотных одноклеточных животных, которых можно разглядеть только под микроскопом. Горные породы, содержащие останки одних и тех же животных, по всей видимости, сформировались примерно в одно и то же время.
 
Горные породы со встроенными часами

Окаменелости встречаются лишь в осадочных породах. Для других типов горных пород необходимо подыскать иные подсказки. Так, возраст вулканических (изверженных) пород можно определить при помощи радиоизотопного метода.
 
Простейшие химические вещества в природе - химические элементы. Например, железо - химический элемент, как и кислород. Эти вещества состоят из атомов только одного вида. Однако некоторые элементы отличаются природной нестабильностью. Их атомы (так называемые исходные атомы) могут расщепляться (распадаться), образуя атомы другого вида (дочерние атомы). При этом выделяются радиоактивные частицы. Подобные нестабильные формы называются радиоизотопами.

Радиоизотопы распадаются за строго определенный промежуток времени. У каждого типа радиоизотопов собственная, только ему присущая скорость распада. Если вам известна скорость распада данного радиоизотопа, а также соотношение между числом дочерних и исходных изотопов в исследуемой горной породе, то вы сможете определить время, за которое этот радиоизотоп распадался. Это время и будет возрастом данной вулканической породы.
 
К сожалению, радиоизотопный метод невозможно применить для определения возраста осадочных пород: удастся определить лишь возраст образующих их минералов, точнее, тех из них, что содержат радиоизотопы. Однако сами эти минералы когда-то входили в состав более древних горных пород, которые давно разрушились, а уже из их обломков сформировались осадочные породы.

Древний магнетизм

У Земли есть расплавленное (жидкое) ядро, богатое железом. Как известно, наша планета вращается вокруг своей оси (воображаемой линии, проведенной между Северным и Южным полюсами). Благодаря этому она обладает свойствами гигантского магнита. Северный и южный полюса этого магнита не совсем совпадают с местоположением Северного и Южного полюсов Земли. По неким причинам, которые нам пока не до конца ясны, магнитные полюса нашей планеты за всю ее длительную историю периодически менялись местами.
 
Некоторые вулканические породы включают в себя минералы с высоким содержанием железа, играющие роль своего рода миниатюрных магнитных ориентиров. Прежде чем такие горные породы остыли и затвердели, вышеупомянутые минералы, как и полагается магнитам, выстраивались в них в соответствии с расположением северного и южного магнитных полюсов Земли. Однако в далекие времена эти полюса находились совсем не там, где они сейчас. Ученым удалось определить местоположение магнитных полюсов Земли в различные геологические эпохи, и теперь по расположению крохотных магнитов-ориентиров мы иногда можем установить возраст конкретной породы.
 
На иллюстрации: Ископаемый семенной папоротник из древних каменноугольных болот. Семенные папоротники произрастали только в теплом климате. Чтобы мягкие растительные ткани сохранились в ископаемом виде, они должны были быть погребены в породе сразу после гибели растения. Данная порода - глинистый сланец, образовавшийся из отложений ила. Значит, когда-то на этом месте был теплый заболоченный лес и осадочные породы формировались очень быстро.

Каков возраст нашей Земли?

Возраст самых древних горных пород, существующих ныне на Земле, по определению ученых - чуть меньше 4 млрд лет. Однако к тому времени, как эти породы сформировались, первые горные породы, возникшие на нашей планете, уже разрушились, и их обломки послужили строительным материалом для новых осадочных пород. Так что мы, к сожалению, не можем установить истинный возраст Земли на основе изучения горных пород, сохранившихся до наших дней.
 
Тем не менее ученые придерживаются той точки зрения, что Земля, Луна и метеориты, периодически падающие на Землю, образовались примерно в одно и то же время. Метеориты - это обломки горных пород, прилетающие к нам из космического пространства и, стало быть, не претерпевшие каких-либо серьезных изменений со времени своего возникновения. Их возраст, по определению ученых, 4,6 млрд лет. Возраст самых древних горных пород на Луне также около 4,6 млрд лет, так что Земля, по всей вероятности, возникла столь же давно.

Читая каменную летопись в надежде узнать как можно больше о прошлом Земли, вы вскоре обнаружите поразительные вещи. К примеру, на юге Англии существуют залежи песчаника, которые могли образоваться лишь в условиях жаркой пустынной местности. В Антарктиде были найдены ископаемые останки тропических папоротников, а в Африке обнаружены следы ледникового покрова. Неужели в прежние времена климат настолько отличался от современного?
 
В различные геологические эпохи климат Земли претерпевал многочисленные изменения: в прошлом наш мир неоднократно становился то теплее, то холоднее. Было даже несколько так называемых эпох оледенения, когда с полюсов на обширные районы Земли надвигались гигантские ледники и целые континенты оказывались под ледниковым покровом. И тем не менее все эти климатические изменения не были столь драматичны, как можно предположить на основании приведенных выше примеров.
 
Истинное объяснение всех этих загадок еще парадоксальнее: оказывается, материки отнюдь не всегда находились там, где они сейчас. Африка когда-то располагалась в районе Северного полюса. Индия находилась поблизости от Африки, а затем начала перемещаться к северу через экватор, пока наконец не столкнулась с. Азией.

Гигантская головоломка
​
На иллюстрации: Материки дрейфуют оттого, что они покоятся на гигантских плитах, образующих земную кору. Эти плиты постоянно, очень-очень медленно движутся: их увлекают за собой конвекционные течения, возникающие в мантии глубоко под ними. За миллионы лет материки обогнули весь земной шар, преодолевая на своем пути различные климатические зоны. Некоторые плиты по мер' формирования новых горных пород растут, наползая на соседние плиты или подлезая под них. Эти процессы, наряду с действием эрозионных сил, постоянно преобразуют очертания материков. Иногда материки сталкиваются друг с другом, образуя гигантские сверхматерики. В дальнейшем они раскалываются, вновь распадаясь на отдельные материки.

Внимательно приглядитесь к очертаниям западного побережья Африки и восточного побережья Южной Америки. Если бы не Атлантический океан, разделяющий оба материка, они идеально совместились бы друг с другом в единое целое, не так ли? Полее того, на обоих материках совпадают и типы горных пород, и их возраст, и даже направления, по которым в них шло складкообразование. Невероятное совпадение! Очевидно, некогда оба этих массива суши соединялись в единый огромный материк, а Атлантический океан образовался между ними позже.
 
Возможно, с того самого момента, когда земная кора окончательно остыла и образовала твердые материковые плиты, ее громадные куски принялись "бродить" по земному шару, увлекая за собой целые континенты. Подобные перемещения больших участков земной коры получили название "дрейф материков". Этот дрейф происходит крайне медленно: в лучшем случае его скорость составляет несколько сантиметров в год. Однако за многие миллионы лет данный процесс коренным образом изменил облик Земли. Временами материки сближались, образуя гигантские сверхматсрики, окруженные со всех сторон бескрайним океаном. Затем они вновь раскалывались на множество частей. При этом возникали новые моря и озера, острова и материки.

Саму идею, что материки могут путешествовать по земному шару, впервые в 1912 г. выдвинул немецкий ученый Альфред Вегенер. В поисках доказательств своей теории он обратился к надежным свидетелям - горным породам и окаменелостям, скрывающимся в их недрах.

Окаменевшие отпечатки

За многие миллионы лет истории Земли ее климат неоднократно менялся, горные хребты вырастали и обращались в пыль, а уровень моря то поднимался, то вновь опускался. Одним видам растений и животных удавалось приспособиться к этим изменениям, другие вымирали. Их место со временем занимали новые биологические виды, лучше приспособленные к новым жизненным условиям, чем их предшественники.
 
На разных материках эти процессы протекали по-разному, а новым растениям и животным было не так просто перебираться через океаны, разделявшие материки. Поэтому на каждом материке или острове возникали собственные флора и фауна, которые впоследствии вымирали, если условия жизни резко менялись, и уступали место новым видам. Останки некоторых древних существ сохранились до наших дней в виде окаменелостей и по сей день пребывают в горных породах, ожидая своих исследователей.
 
Вегепер обратил внимание на то, что ископаемые останки древней пресноводной рептилии мезозавра и сухопутной рептилии ципогната были найдены только в горных породах Южной Африки и Бразилии и больше нигде в мире. Более того, останки бегемотоподобного существа, прозванного листрозавром, встречаются в горных породах Африки, Индии и Антарктиды, а окаменевшие семенные папоротники-^лоссо-птерисы находили на всех южных материках, но только нс на северных. У всех этих загадок есть лишь одно разумное объяснение: в ту эпоху, когда образовались эти окаменелости, все южные материки были объединены в один огромный сверхматерик (его назвали Гондваной), покрытый теплыми и влажными лесами.
 
Современные загадки
 
Дрейфом материков можно объяснить и странное на первый взгляд распределение по земному шару некоторых видов современных нам животных. К примеру, остров Мадагаскар, расположенный у восточного побережья Африки, знаменит своими лемурами. Эти небольшие обезьяноподобные животные, как полагают, во многом схожи с примитивными обезьянами, широко распространенными на Земле примерно 50 млн лет назад. В материковой Африке лемуры не встречаются. Судя по всему, Мадагаскар оказался отрезанным от остальной Африки еще до того, как там появились современные обезьяны. На материке они, как более высокоорганизованные животные, лучше приспособились к условиям добывания пищи и выживания, чем жившие рядом лемуры. В итоге лемуры не выдержали жесткой конкуренции и вымерли.

Текучие горные породы
 
Земная кора состоит из ряда громадных устойчивых блоков горных пород, именуемых тектоническими плитами. Горные породы, образующие мантию (часть Земли, расположенную непосредственно под земной корой), по мере приближения к центру Земли раскаляются все больше и больше, пока не становятся вязкими, как пластилин. При дальнейшем нагревании они попросту расплавляются. Более легкие плиты земной коры, в сущности, плавают по поверхности жидких горных пород, находящихся в мантии прямо под ними.
 

Когда жидкость нагревается, она становится менее плотной, поэтому теплая жидкость всегда поднимается на поверхность, вытесняя более холодную. Холодная жидкость, в свою очередь, опускается, чтобы занять освободившееся место. То же самое происходит и в мантии. Горячие породы поднимаются на поверхность, затем растекаются во все стороны и, охладившись, опускаются обратно в нижние слои. Подобные перемещения горных пород в мантии называют конвекционными течениями. Они переносят с собой и плиты земной коры, плавающие на поверхности мантии. Поднимаясь кверху, горные породы, образующие мантию, в любой момент готовы вырваться наружу - стоит им лишь "нащупать" слабое место в земной коре.

Гавайские острова - составная часть длинной цепи действующих и потухших вулканов, поднимающихся со дна Тихого океана. Эта цепь тянется к северо-востоку на 6500 км вплоть до атолла Мидуэй. Самые северные из этих вулканов сильно разрушились и превратились в подводные горы. Чем дальше к северу, тем больше возраст Гавайских островов. Самые древние из них образовались свыше 65 млн лет назад. Лишь вулканы, расположенные на острове Гавайи, все еще действующие. В 1963 г. канадский геолог Томас Уилсон предположил, что эти острова возникли над "горячим местом", где расплавленные горные породы из недр Земли поднялись к самой ее поверхности. Океанское дно медленно движется над этим "горячим местом". По мере его движения образуются новые вулканы, подобно "огненному фонтану" на Гавайях (внизу), а старые вулканы, когда их уносит прочь от "горячего места", потухают.

Постоянно расширяющееся океанское дно

По дну океанов протянулись гигантские подводные горные цепи. Их называют срединно-океаническими хребтами. Образовались они в результате подводной вулканической деятельности и из-за прочих трещин в океанском дне, через которые изливается расплавленная лава. В некоторых местах подводные горы поднимаются так высоко, что их вершины образуют целые острова. Примером тому может служить Исландия. Здесь вулканы по-прежнему остаются действующими, более того, время от времени тут возникают новые вулканы.
 
Если вы измерите возраст горных пород по обе стороны этих линий вулканической активности, то обнаружите, что, чем дальше от подводного хребта, тем породы все более и более старые. Значит, океанское дно постоянно обновляется вдоль зоны, примыкающей к этим хребтам. В ходе этого процесса примыкающие горные породы подвергаются чудовищным нагрузкам и в конечном итоге разрываются, образуя крайне неровный подводный пейзаж.

До того как древний сверхматерик Пангея начал раскалываться на части, все материки собрались в один гигантский массив в южном полушарии. Об этом свидетельствуют сходные типы горных пород и содержащиеся в них окаменелости, встречающиеся на современных материках. Поскольку такие рептилии, как листрозавр, циногнат и пресноводный мезозавр, а также растения вроде глоссоптериса никак не могли самостоятельно пересечь океан, объяснить присутствие их ископаемых останков на разных материках можно лишь тем, что эти материки когда-то были соединены друг с другом.

Раскалывающиеся материки

Похожие структуры встречаются в некоторых местах и на суше. К примеру, Восточно-Африканская зона разломов, протянувшаяся с севера на юг от Красного моря через всю Восточную Африку, также представляет собой зону, где земная кора расширяется. Поэтому в Восточной Африке тоже есть вулканы и застывшие потоки лавы. Северо-восточный уголок Африки постепенно откалывается от остальной части материка. По срединно-океаническим хребтам и рифтовым поясам можно наглядно увидеть, как движутся материки.

Поднимающиеся горы и опускающееся дно

Если плиты земной коры, расположенные вдоль срединно-океанических хребтов и рифтовых поясов, постоянно расширяются, значит, им становится тесно? Стало быть, они обязательно столкнутся с другими плитами?
 
В некоторых местах плиты в самом деле подползают одна под другую. Колоссальное давление, возникающее в местах подобного столкновения двух плит, часто выталкивает с морского дна осадочные породы, и возникают гигантские горные цепи. К примеру, Гималаи и в наши дни все еще поднимаются кверху - по мере того как громадная плита, несущая на себе Индию (и Австралию), напирает на Евро-Азиатскую плиту.
 
Исчезающие горные породы

Формирование новых горных пород и разрушение старых не прекращается ни на минуту. Как только горные цепи начинают подниматься над землей, они сразу же попадают под гибельное воздействие эрозии. Дождевая вода, обладающая слабой кислотностью, растворяет некоторые минералы, ослабляя тем самым скрепляемые ими породы. Вода просачивается в трещины и щели, замерзает там и, расширяясь, разламывает породу. Под жаркими лучами солнца поверхностные слои породы расширяются и отслаиваются. Отколовшиеся частицы породы смываются дождями, ручьями и реками или же вмерзают в дно ледников, а затем, влекомыс их движением, выбивают из породы новые куски.
 
В конце концов горная порода полностью разрушается и превращается в песок и ил. Реки или ледники уносят их в моря и океаны, где они погружаются на дно, образуя толстые слои осадочных отложений. Спустя миллионы лет эти отложения преобразуются в новые горные породы, которые однажды поднимутся с океанского дна и образуют новые горные цепи.
 
Новые горные породы также выплескиваются из недр Земли в виде лавы через жерла вулканов и прочие трещины в земной коре. В тех местах, где лава выходит на поверхность вдоль срединно-океанических хребтов, формируется новая земная кора. При столкновении двух плит земной коры одна из них подлезает под другую, и образующие ее горные породы со временем поглощаются породами мантии, кипящими под ней. В свою очередь, горные породы могут из мантии подниматься на поверхность в виде расплавленной магмы и способствовать образованию новой коры. Это постоянное обновление земной коры иногда называют кругообращением пород.
 
Материки и климат

Постоянное изменение соотношения между сушей и морем, в свою очередь, существенно воздействует на климат. Ведь суша нагревается и охлаждается быстрее, чем вода. Поэтому в центре обширных массивов суши может царить страшная жара или, наоборот, жуткий холод. Это влияет на атмосферное давление над их поверхностью, а стало быть, и на весь климат нашей планеты.
 
В современную эпоху Северный полюс находится посреди замерзшего океана, со всех сторон окруженного сушей. Океанические течения несут с собой теплую воду с экватора вдоль восточных берегов Северной Америки и Азии прямо в Арктику. А вот в южном полушарии все наоборот: Южный полюс очутился точно в центре Антарктиды, окруженной океаном. В результате океанические течения раз за разом огибают этот материк, и там круглый год необычайно холодно.

Море наступает и отступает

По мере того как климат на Земле меняется, а полярные льды то расширяются, то вновь отступают, уровень моря также существенно колеблется. Когда уровень моря понижается, между материками возникают сухопутные "мосты" - вроде того, который ныне соединяет Северную и Южную Америку. Когда же уровень моря повышается, эти мосты скрываются под водой и образуются новые острова. Во времена последнего ледникового периода Британские острова соединялись с материковой Европой. А когда льды растаяли, уровень моря повысился, и па месте былой суши возникли Ирландское море и пролив Ла-Манш.

Земная кора состоит из ряда огромных плит, очень медленно перемещающихся по земному шару. В так называемых субдуктивных зонах, где две плиты движутся друг относительно друга, эти плиты могут коробиться по краям либо одна из них может подлезать под другую. В зонах срединно-океанических хребтов плиты, напротив, отодвигаются одна от другой. За время, пока расплавленные горные породы выходят на поверхность и затвердевают, там образуется новая земная кора.

1 Конвекционные течения в мантии. Горные породы, образующие мантию Земли, очень горячие и находятся под колоссальным давлением. От этого они становятся похожими на очень густой сироп, то есть приобретают текучесть. Поднимаясь к поверхности Земли, горячие горные породы постепенно охлаждаются и начинают двигаться обратно в нижние слои. Если в тех местах, где горячие породы поднимаются к поверхности, земная кора недостаточно прочна - они продавливают ее, образуя срединно-океанические хребты, рифтовые пояса и цепи вулканических островов. Подобные конвекционные течения - главная движущая сила, вызывающая перемещение плит земной коры.
 
2 Срединно-океанические хребты. Срединно-океанические хребты образуют гигантскую подводную горную систему длиной свыше 65 000 км и шириной до 5000 км. В некоторых местах они поднимаются с морского дна на высоту до 3500 м. Иногда вершины этих хребтов выступают над поверхностью океана, образуя вулканические острова.
 
Пример такого острова - Исландия. Вдоль этих хребтов горячие расплавленные породы постоянно изливаются и, затвердевая, образуют новую земную кору. Новые горные породы, формируясь вдоль хребтов, оттесняют породы, возникшие раньше, все дальше и дальше от хребта. Постепенно плиты земной коры разрастаются и начинают напирать на соседние плиты. Этот процесс называют расширением морского дна.

3 Исчезающие горные породы. Новообразованные горные породы, отодвигаясь все дальше и дальше от срединно-океанического хребта, покрываются осадочным слоем, образующимся в результате эрозии самого хребта.
 
4 Столкновение двух плит земной коры. В данном случае одна плита земной коры подлезает под край соседней плиты. Чудовищные силы, вызывающие подобные процессы, часто служат причиной разрушительных землетрясений.
 
5, б Вулканические горы. Горные породы, образующие одну плиту, вталкиваясь глубоко под другую (на глубину до 100 и более км), все больше раскаляются и подвергаются колоссальному давлению. В результате они размягчаются и в конце концов становятся вязкими и текучими: превращаются в магму. Эта магма устремляется вверх через слабые участки земной коры к поверхности Земли, образуя вулканы. Северная часть Тихоокеанского бассейна изобилует действующими вулканами (а также и землетрясениями), что объясняется постоянным давлением разрастающейся Тихоокеанской плиты.
 
7 Новые горные складчатости. Колоссальные напряжения, возникающие в местах столкновения двух плит, вполне достаточны для того, чтобы смять гигантскую толщу осадочных пород и вытолкнуть образовавшуюся складку вверх, создавая тем самым новые горные системы.
 
8 Острова. Горные складки меньших размеров, возникающие на морском дне, приводят к образованию цепей островов.
 
9, 10 Глубоководные впадины. Если плита земной коры, несущая на себе часть океанского дна, "заталкивается" под соседнюю плиту, то образуется глубокая океаническая впадина, или желоб. Подобные впадины могут достигать от 8 до 11 километров в глубину и тысяч километров в длину. К примеру, глубина Марианской впадины в Тихом океане превышает 11 км.
​
11, 12 Островные дуги. Магма может подниматься к поверхности Земли из так называемых "горячих мест" в мантии, образуя вулканические острова. По мере того как плиты земной коры медленно "проплывают" над таким "горячим местом", старые вулканы потухают и возникают новые. Это приводит к появлению длинной цепи вулканических островов. Некоторые из таких островов со временем могут разрушиться, и на их месте остаются подводные горы, по-английски 'именуемые "симаунтс".

Еще древнегреческие философы ломали головы над загадкой окаменелосгей. Они находили окаменевшие морские раковины высоко в горах и догадывались, что когда-то это были живые существа. Значит, предполагали философы, эта территория некогда была покрыта морем. Совершенно справедливое утверждение! Но откуда взялись все эти окаменелости? Как раковины оказались замурованными в горных породах?

Окаменелости представляют собой останки и отпечатки растений и животных, живших на Земле в давно минувшие эпохи. Следует, однако, заметить, что в окаменелости превращается лишь ничтожная часть вымерших растений и животных. Как правило, их останки либо поедаются другими животными, либо разлагаются под воздействием грибков и бактерий. Очень скоро от них ровным счетом ничего не остается. Раковины или твердые костные скелеты живых организмов сохраняются дольше, но в итоге и они разрушаются. И только когда останки оказываются погребенными в земле очень быстро, еще до того, как они успели разложиться, у них появляется шанс уцелеть и превратиться в окаменелость.
 
Превращаясь в камень

Чтобы умершее растение или животное оказалось быстро захороненным, необходимо, чтобы над ним образовался осадочный слой, например, песка или ила. Тогда его останки вскоре лишаются доступа воздуха и в результате не загнивают. За многие миллионы лет нижние осадочные слои под давлением новообразующихся верхних слоев превращаются в твердую породу. Вода, просачивающаяся в осадочные слои, содержит минералы. Порой она вымывает их из самого осадочного материала.
 
В конечном итоге под тяжестью верхних осадочных слоев вода из нижних вытесняется. Однако минералы при этом остаются внутри и способствуют скреплению осадочных слоев и их затвердеванию в горную породу. Эти минералы откладываются также в останках растений и животных, заполняя промежутки между их клетками, а иногда даже "замещая" их кости или раковины. Таким образом, останки как бы врастают в камень и сохраняются в нем миллионы лет. Спустя длительное время столкновение материков может выдавить эту горную породу со дна моря на поверхность, и на этом месте образуется суша. Затем дождь, ветер или, возможно, море постепенно разрушат породу, обнажив скрытые в ней окаменелости.

Идеальные окаменелости

Голубая мечта охотников за окаменелостями - груды аммонитов и раковин двустворчатых моллюсков в одном месте. Это типичный пример посмертного скопления: окаменелости не залегают там, где животных настигла смерть. Они были когда-то унесены водными потоками и свалены в кучу совсем в другом месте, где и оказались погребенными под осадочным слоем. Эти животные обитали на Земле примерно 150 млн лет назад, в юрском периоде.

К числу прекрасно сохранившихся окаменелостей относятся насекомые и прочие мелкие организмы, замурованные в янтаре. Янтарь получается из клейкой смолы, которая сочится из стволов некоторых разновидностей деревьев при повреждении их покровов. Эта смола испускает ароматный запах, привлекающий насекомых. Прилипая к пей, они оказываются в ловушке. Затем смола затвердевает и образуется твердое прозрачное вещество, которое надежно предохраняет останки животного от разложения. В результате хрупкие организмы древних насекомых и пауков, которые находят в янтаре, превосходно сохраняются. Можно даже извлечь из них генетический материал (ДНК) и подвергнуть его анализу.
 
Некоторые из наиболее хрупких и изящных окаменелостей встречаются в горных породах, относящихся к залежам угля. Уголь представляет собой твердую породу черного цвета, состоящую в основном из углерода, который содержался в останках древних растений. Его залежи сформировались миллионы лет тому па-зад в заболоченных лесах, Время от времени такие заболоченные леса затапливало море, и они оказывались погребены под толстым слоем ила. Быстро накапливаясь, ил вскоре затвердевал и спрессовывался, образуя аргиллиты и глинистые сланцы.
 
Листья и стебли растений, произраставших в тех лесах, иногда сохраняются в виде угольных пластов либо тонких черных пленок углерода, разделяющих слои глинистых сланцев. В других случаях в горных породах сохраняются только отпечатки древесной коры, листьев или стеблей папоротников. Сланцы легко раскалываются в горизонтальной плоскости, и на вновь обнажившейся поверхности можно без труда выявить окаменевшие отпечатки целых ветвей с листьями.
 
Еще интереснее бывают окаменелости, которые находят в так называемых конкрециях. Они возникают, когда в останки растения просачивается насыщенная известью вода. После испарения воды останки оказываются внутри известняковой породы, и вся хрупкая структура растения запечатлевается в известняке в мельчайших подробностях.

Следы минувшего

На иллюстрации: След динозавра, сохранившийся в горных породах у Моеноу, штат Аризона, США

Бывает, что собственно останки того или иного животного не сохраняются, но какие-либо отпечатки, например следы, остаются. Иногда следы животных, в буквальном смысле этого слова, сохраняются в осадочных породах, к примеру, если оставленные ими в песке отпечатки заполняются илом, и в таком виде "консервируются" па миллионы лет. Помимо отпечатков ног, животные могут оставлять и другие следы, скажем, борозды в осадочных слоях, когда они пробираются через толщу ила, поедают детрит (органическое вещество в виде взвешенных в воде частиц) или закапываются в дно озера или моря. Эти "окаменевшие следы" не просто позволяют установить сам факт присутствия данного животного в данном месте, но и снабжают ученых ценной информацией о его образе жизни и манере передвигаться.
 
Животные с твердыми панцирями, такие, как трилобиты и мечехвосты, могут оставлять в мягком иле самые разнообразные отпечатки в зависимости от того, отдыхают они, передвигаются или кормятся. Многим таким следам ученые присваивали отдельные наименования, поскольку они понятия не имели, какое именно животное их оставило.
 
Иногда в окаменелость превращается помет какого-либо животного. Он может настолько хорошо сохраняться, что ученые по нему определяют, чем животное питалось. Более того, в желудках хорошо сохранившихся окаменелостей животных время от времени находят непереваренную пищу. К примеру, в брюхе у ихтиозавров, дельфиноподобных морских рептилий, иногда обнаруживают целые рыбины - остатки трапезы, которые организм хищника не успел усвоить перед смертью.

Следы на камне

Окаменевшие следы динозавров снабдили нас массой сведений о том, как эти животные передвигались и какой вели образ жизни. К примеру, окаменевшие отпечатки ног динозавров позволяют установить, насколько широко они расставляли ноги при ходьбе. Это, в свою очередь, дает ответ на вопрос, как ноги располагались: по бокам туловища, как у современных ящериц, или вертикально вниз, обеспечивая туловищу более прочную опору. Больше того, по этим следам можно даже определить скорость, с которой динозавр передвигался.
 
Ученые также определили, какие динозавры во время ходьбы волочили хвост по земле, а какие держали его на весу. В некоторых районах США сохранились окаменевшие цепочки следов различных видов плотоядных (хищных) и раститель-ноядных динозавров. Следы принадлежали множеству животных, двигавшихся в одном и том же направлении. Значит, динозавры передвигались стадами или стаями. Размеры отпечатков позволяют судить о количестве молодняка в данном стаде и о его расположении среди взрослых животных во время перехода.

Воссоздавая прошлое

Наука, изучающая окаменелости, называется палеонтологией, что в переводе с греческого означает "изучение древней жизни". К сожалению, воссоздать картины минувшего при помощи окаменелостей далеко не так просто, как это может показаться при разглядывании рисунков, приведенных в этой главе. Ведь даже в тех крайне редких случаях, когда останки растений и животных очень быстро заносятся осадочными слоями и сохраняются в виде окаменелостей, они, как правило, не остаются непотревоженными. Реки и ручьи могут уносить их и сваливать в кучи, раскалывая цельные скелеты. При этом более тяжелые фрагменты оседают и принимают иное положение, чем при жизни, а более легкие смываются водой. Далее, наводнения и оползни часто нарушают защитный покров из осадочных слоев, возникший над окаменелостями. У иных растений и животных нет практически никаких шансов сохраниться в ископаемом виде, поскольку они обитают в местности, где не имеется достаточного количества осадочного материала. К примеру, вероятность того, что останки обитателей лесов или саванн будут унесены в какой-либо водоем и погребены там под слоем песка или ила, что позволит им превратиться в окаменелость, крайне невелика.
 
Точно так же, как детективам необходимо знать, сдвигали труп с места или нет, так и палеонтологам нужно быть уверенными, что окаменевшие останки, найденные в том или ином месте, принадлежат животному, которое действительно погибло в данном месте и в том же положении, в каком его нашли. Если это в самом деле так, то такие находки в своей совокупности именуются прижизненным скоплением. Изучение таких скоплений позволяет определить, какие животные обитали в данной местности. Зачастую это дает возможность судить и о характере их среды обитания - жили ли они в воде или на суше, был ли климат здесь теплым или холодным, влажным или сухим. Кроме того, о природной среде, существовавшей здесь в древности, можно многое узнать, изучая горные породы, характерные для данной местности. Но опять-таки слишком часто случается так, что ископаемые останки уносит далеко от места, где погибло животное, да к тому же по пути они распадаются на части. Более того, некоторых наземных животных попросту выносит в морс, что часто сбивает с толку исследователей. Ископаемые находки, которые обрели свое последнее пристанище далеко от тех мест, где когда-то погибли данные животные и растения, называют посмертным скоплением.

Как они выглядели при жизни?

Одним из самых увлекательных занятий палеонтологов - сборка цельной окаменелости из немногих уцелевших се фрагментов. В случае когда вымершее животное непохоже ни на одно из ныне живущих, это не так просто. В прошлом ученые нередко принимали различные части одного и того же животного за останки разных существ и даже присваивали им различные названия.
 
Первые учепые-палеонтологи изучавшие в Канадских Скалистых горах окаменелости из древних бургесских сланцевых пород, возраст которых составляет 570 млн лет, обнаружили там нескольких странных ископаемых животных. Одна из находок выглядела как довольно необычный кончик хвоста мелкой креветки. Ей присвоили название аномалокарис, что означает "странная креветка". Другая окаменелость походила на расплющенную медузу с отверстием посередине и была названа пей-тош. Третье ископаемое, получившее название лаггания, было похоже на раздавленное тело морского огурца. Позже палеонтологи нашли окаменевшие останки лаг-гании и пейтойи друг подле друга и пришли к выводу, что это - губка и сидящая на ней медуза.
 
Окаменелости эти затем были засунуты на полки музейных шкафов, про них забыли и вспомнили лишь несколько лет назад. Теперь уже новое поколение палеонтологов выудило их из пыльных ящиков и стало изучать заново. Ученые обратили внимание, что все три вида окаменелостей часто обнаруживали в горных породах рядом. Может, между ними существует некая связь? Палеонтологи внимательно изучили множество таких находок и пришли к поразительному выводу: данные окаменелости - не что иное, как различные части тела одного и того же животного, поистине чрезвычайно "странной креветки"! Причем животное это было, возможно, крупнейшим обитателем морей той эпохи. Оно походило на громадную безногую креветку длиной до 66 см, с овальной головой (тузойя), двумя большими глазами на стебельках и большим круглым ртом (пейтойя) с твердыми зубами. Спереди "странная креветка" имела пару конечностей длиной до 18 см для за-хватывания пищи (аномалокарис). Ну а лаггания оказалась сплющенными останками туловища этого животного.

Окаменелости оживают

На иллюстрации: Искусственно окрашенный рентгеновский снимок позволяет рассмотреть внутреннее строение ископаемого аммонита. На нем видны тонкие стенки, разделяющие внутренние камеры раковины.

Если вы сможете прочесть страницы каменной летописи, то вам откроется множество любопытнейших фактов из жизни обитателей нашей планеты в ее далеком прошлом. Раковины аммонитов с характерными отметинами (вполне вероятно, это следы зубов мозазавра - крупной морской рептилии) свидетельствуют, что на них нередко нападали другие животные. Следы зубов грызунов на ископаемых костях различных млекопитающих говорят о том, что эти грызуны питались падалью - пожирали трупы. Окаменевшие останки морской звезды были найдены в окружении раковин моллюсков, которыми она, по всей видимости, питалась. А двоякодышащие рыбы прекрасно сохранились в окаменевшем иле, где они когда-то мирно дремали в своих норах. Находили даже детенышей динозавров, застигнутых смертью в тот самый момент, когда они вылуплялись из яиц. Но все это, увы, очень редкие находки. Обычно для того, чтобы получить представление об образе жизни давно вымерших животных, ученым приходится как бы переносить, экстраполировать на них поведение родственных им современных животных - их далеких потомков.

Свидетельства окаменелостей

Просто удивительно, в скольких разных местах можно в наши дни обнаружить окаменелости - не только в утесах и карьерах, но и в камнях, из которых сложены стены городских домов, в строительном мусоре и даже в вашем собственном огороде. Но все они встречаются только в осадочных породах - известняке, меле, песчанике, аргиллите, глинистом или аспидном сланце.
 
Окружающая среда. Окаменелости позволяют определить тип окружающей среды, в которой сформировалась данная горная порода.
 
Климат. По окаменелостям можно судить о характере климата данной местности в глубокой древности.
 
Эволюция. Окаменелости позволяют проследить, как изменялись биологические формы на протяжении миллионов лет.

Датировка горных пород. Окаменелости помогают установить возраст содержащих их горных пород, а также проследить за перемещениями материков.

История "Когтей" 

В 1983 г. английский палеонтолог-любитель Уильям Уолкер искал окаменелости в одном из глиняных карьеров в Суррее. Вдруг он заметил большую круглую каменную глыбу, из которой торчал маленький обломок кости. Уолкер расколол эту глыбу молотком, и из нее выпали куски громадного когтя длиной почти 35 см. Он отправил свою находку в Лондон, в Британский музей естественной истории, где специалисты очень скоро поняли, что имеют дело с чрезвычайно любопытным экземпляром - когтем плотоядного динозавра. Музей снарядил научную экспедицию в этот глиняный карьер, и ее членам удалось раскопать множество других костей того же животного - общим весом свыше двух тонн. Неведомый динозавр получил прозвище "Когти".

Как сохраняли "Когти"
 
Чтобы предохранить кости от высыхания и растрескивания, ученые наложили на некоторые из них гипсовые повязки. Породу, заключавшую в себе окаменелости, аккуратно удалили с помощью специального оборудования. Затем кости укрепили, вымочив их в смоле. Наконец из стекловолокна и пластмассы были изготовлены копии костей для отправки в другие музеи.

Как собрать Шалтая-Болтая
 
Когда ученые собрали из разрозненных костей целый скелет, они поняли, что открыли совершенно новую разновидность динозавров. Ее назвали бари-оникс уолкери. Барионикс по-гречески означает "тяжелый коготь", а слово уолкери добавили в честь первооткрывателя барионикса, Уильяма Уолкера. В длину барионикс достигал 9-10 м. По всей видимости, он передвигался на задних ногах, а высота его составляла примерно 4 м. Весил "Когти" около двух тонн. Его вытянутая узкая морда и пасть со множеством зубов напоминали морду современного крокодила; это позволило предположить, что барионикс питался рыбой. В желудке у динозавра обнаружили рыбьи зубы и чешую. Найденный длинный коготь, судя по всему, красовался у него на большом пальце передней лапы. Трудно сказать, для чего этот коготь служил бариониксу - для ловли рыбы? Или, может, он ловил ее в пасть, подобно крокодилам?
 
Глиняный карьер, где "Когти" нашел свою смерть 124 млн лет тому назад, был в то время озером, образовавшимся в большой речной долине; вокруг было множество болот, поросших хвощами и папоротниками. После смерти барионикса его труп смыло в озеро, где он был быстро погребен под слоем тины и ила. В этих же слоях удалось обнаружить останки некоторых разновидностей растительноядных динозавров, в том числе позднего игуанодона. Однако барионикс - единственная разновидность хищных динозавров, известная из горных пород данного возраста на всем земном шаре. 30 лет назад похожие кости нашли в пустыне Сахара, и, вероятно, динозавры, родственные бариониксу, были распространены на обширной территории - от современной Англии до Северной Африки.

Что общего между гинкго, целакантом, мечехвостом и наутилусом? Оказывается, все они принадлежат к группам животных и растений, обитающим на Земле вот уже многие миллионы лет. Все они претерпели очень мало изменений за эти бесконечно долгие геологические эпохи, и у всех у них есть своеобразные черты, кажущиеся примитивными в сравнении с большинством современных групп растений и животных. И наконец, у всех у них крайне мало ныне живущих родственников. Все они - живые ископаемые.

В 1938 г., 23 декабря, молодую хранительницу одного из южноафриканских музеев Маржори Куртней-Латимер срочно вызвали на пляж - взглянуть на некую странного вида и весьма скверного нрава рыбу, только что пойманную местными рыбаками. Это оказалась крупная рыбина длиной метра полтора, однако первое, что поразило Маржори, была ее окраска - синевато-бледно-лиловая с серебристыми отметинами. Ничего подобного ей в жизни видеть не приходилось. Но как доставить рыбину в музей?

Было Рождество, и местный таксист наотрез отказывался везти в своей машине "эту вонючку". В конце концов угроза вызвать другое такси возымела-таки свое действие, но перенести рыбу даже на короткое расстояние оказалось непросто: она весила целых 58 кг. В Южной Африке Рождество приходится на летнее время, а холодильники тогда были еще большой редкостью. Не удивительно, что рыба начала с угрожающей скоростью разлагаться. Маржори отослала срочное письмо с рисунком загадочной рыбы известному ихтиологу, профессору Джеймсу Леонарду Бриерли Смиту, который жил за 400 км от нее в Грейамстауне. Однако профессор получил письмо и рисунок лишь 3 января 1939 г.

Бриерли Смит недоуменно разглядывал рисунок. Он определенно уже видел нечто подобное... Но где и когда? И вдруг ученого озарило: он смотрел на пришельца из далекого прошлого, на нечто такое, что прежде попадалось ему лишь на иллюстрациях к книгам о давно исчезнувших животных! Короче, перед ним было изображение существа, считавшегося вымершим почти 100 млн лет назад. Целакант! Догадка профессора полностью подтвердилась в феврале, когда он наконец-то добрался до рыбы. Телеграфные агентства разнесли по всему миру сенсационную новость: "НАЙДЕНО НЕДОСТАЮЩЕЕ ЗВЕНО!"

Разыскивается целакант!

Если уж в руки ученых попал один целакант, значит, должны быть и другие. Начались лихорадочные поиски новых сведений о целакантах и, главное, новых экземпляров. Нашедшему было обещано солидное вознаграждение. Плакаты и листовки с изображением целаканта рассылались по всей Южной и Восточной Африке. Но больше целакаптов не попадалось. Смит был в недоумении. Если целаканты в самом деле обитали у побережья Южной Африки, то рыбаки должны бы были вылавливать и другие экземпляры. Может, этот целакант отклонился от привычного маршрута? Или же места его обитания находились далеко отсюда? Профессор внимательно изучил карту океанических течений и обнаружил, что от берегов Восточной Африки к югу устремляются сильные подводные течения. Возможно, целаканты живут севернее и искать их нужно в другом месте.

Внимание Смита привлекла группа островов между Мадагаскаром и Африканским материком. Их называют Коморскими. Профессор решил отослать на Коморские ские острова дополнительную партию листовок с предложением вознаграждения. Практически немедленно он получил телеграмму следующего содержания: "ИМЕЕТСЯ ПЯТИФУТО- j ВЫЙ ЭКЗЕМПЛЯР ЦЕЛАКАНТА. 1 СДЕЛАЛ ИНЪЕКЦИЮ ФОРМА- Д ЛИНА НА МЕСТЕ. ДОБЫТ Д 20-ГО. ТРЕБУЕТСЯ СОВЕТ. ОТ- Ц ВЕТЬТЕ ХАНТУ ДЗАУДЗИ". Любопытно, что второй целакант, подобно первому, объявился опять-таки на Рождество. Да, был канун Рождества, и с момента находки первого живого целаканта прошло ровно 14 лет. А Бриерли Смит находился от вожделенной добычи в тысячах километров. В полном отчаянии он обратился за помощью к премьер-министру Южно-Африканского Союза Даниэлю Малану, и тот согла сился предоставить в его распоряжение правительственный самолет для перевозки нелаканта.

"Золотая жила" для рыбаков

Вскоре в морях стали вылавливать все новых и новых целакаитов. Теперь они пользовались огромным спросом у местных рыбаков. Музеи предлагали за них большие деньги, а вскоре их как редкую диковинку стали продавать и частным лицам. Больше того, кое-кто даже утверждал, что из целакантов можно приготовлять любовный напиток.

Ученые установили, что целаканты обитают на значительной глубине-от 183 до 610 м. Они встречаются только в тех местах, где пресная вода, содержащаяся в толще горных пород, просачивается через подводные пещеры в океан крайне специфическая среда обитания. Это означает, что ареал (область распространения данного вида животных) иелакантов может быть очень невелик, а стало быть, их популяция, скорее всего, довольно-таки немногочисленна. По злой иронии судьбы, сам факт открытия живых целакантов может оказаться для них роковым. Ведь целаканты размножаются крайне медленно. Самка производит громадные яйца - величиной с грейпфрут - и носит их в себе до тех пор, пока детеныши не вылупятся. Это значит, что общее количество яиц у самок целакантов сравнительно невелико, и их потомство немногочисленно. Даже если шансы выжить у вылупившихся из яиц миниатюрных целакантиков окажутся неплохими, столь медленное размножение делает их вид в целом крайне уязвимым, и усиленная охота за целакантами может привести к тому, что их всех выловят.

Старина четвероног

На иллюстрации: Реконструкция древнего цепаканта (вверху). Целаканты мало изменились за миллионы лет. На скелете ископаемого целаканта (внизу) можно видеть массивную голову, туловище поддерживают толстые плавники и длинная центральная часть хвоста - все напоминает особенности современного целаканта.

Целаканты принадлежат к очень древней группе кистеперых рыб, или саркоптери-гий. Парные грудные и тазовые плавники (то есть плавники, расположенные сразу за глазами и на брюхе) целаканта растут на концах особых выступов, похожих на недоразвитые ноги. Хвостовой плавник состоит из трех частей, из них средняя крепится к короткой ножке.
 
Главное отличие целакантов от прочих рыб как раз и заключается в их плавниках. Ученым удалось заснять целакантов в естественных условиях и увидеть, как они плавают и добывают корм. Выяснилось, что целаканты используют парные плавники так же, как современные тритоны, ящерицы и собаки - ноги при ходьбе: сперва одна пара ног, расположенных по диагонали, делает шаг, затем вторая пара. Вся разница лишь в том, что целакант пользуется своими конечностями не для ходьбы по земле, а для плавания. Он как бы загребает ими, когда охотится на рыб или на головоногих моллюсков. Иногда целакант плавает даже задом наперед или кверху брюхом.

Недостающее звено или эволюционный тупик?

На иллюстрации: Вот так плавает живой целакант. Обратите внимание, что один из передних плавников направлен вперед, а другой- назад. Целаканты используют свои мясистые плавники примерно так же, как четвероногие животные - свои ноги, то есть так же двигают ими вперед-назад, только их конечности играют роль гребных весел. Существует теория, согласно которой все четвероногие позвоночные- земноводные, рептилии и млекопитающие - произошли от прямых предков современных целакантов. 

Никто толком не может сказать, какое место занимает целакант на шкале эволюции. Некоторые палеонтологи полагают, что он - близкий родственник предков первых земноводных, своего рода недостающее звено между рыбами и земноводными. Другие считают его представителем тупиковой ветви эволюционного процесса, которая принадлежит к особой древней группе, почти целиком вымершей в давнюю геологическую эпоху.
 
В девонский период истории Земли, 400 млн лет назад, целаканты были широко распространены. Они жили и в пресноводных озерах, и в открытом океане. До сих пор для нас в прошлой и настоящей жизни целаканта много неясного и загадочного. Почему почти все целаканты вымерли? И почему немногие из них уцелели именно у побережья Коморских островов? Что такого особенного было в этом месте? Согласитесь, будет очень жаль, если целаканты, просуществовав на Земле 400 млн лет, бесследно исчезнут из-за причуд богатых туристов и непомерных аппетитов некоторых музеев.
Растения из прошлого

Самое большое живое существо на Земле - гигантское мамонтовое дерево, или секвойя-дендрон, - произрастало на нашей планете еще в эпоху динозавров. Возможно, когда-то стада длинношеих динозавров - зауроподов паслись посреди рощ из мамонтовых деревьев, отдаленные потомки которых ныне - самые высокие деревья на Земле. Одна из разновидностей мамонтовых деревьев была известна только в ископаемом виде вплоть до 1948 г., когда в Центральном Китае обнаружили живые экземпляры.
 
У так называемого "папоротникового дерева", или гинкго, еще более древняя история. Похожие деревья в изобилии произрастали еще в пермский период, около 280 млн лет назад. В наши дни на Земле сохранился лишь один вид гинкговых деревьев. Его "примитивные" веерообразные листья, жилки па которых образуют причудливый узор в виде ряда Y-образных веточек, практически одинаковы с ископаемыми листьями из триасовых горных пород, чей возраст оценивается в 200 млн лет. Из-за их съедобных семян гинкго столетиями культивировались в Китае и Японии.
 
Еще один пример живых ископаемых - деревья рода араукария. Окаменевшую древесину со схожей структурой обнаружили в палеозойских горных породах.

Первые "загрязнители"

Самые древние живые ископаемые на Земле обитают в заливе Шарк у побережья Австралии. Там на мелководье растут странные слоистые холмики высотой до 1,5 м, зачастую обнажающиеся при отливе. Они - продукт жизнедеятельности синезеленых водорослей, чьи переплетенные волокна удерживают осадочный материал и каким-то образом выделяют из воды известняк. Подобные холмики - их называют строматолиты - состоят из слоев водорослей и цементирующей их осадочной породы.
 
Подобные структуры были широко распространены по всему земному шару еще в докембрийскую эпоху. Собственно говоря, ископаемые останки почти точно таких же строматолитов обнаружили в горных породах возрастом аж в 3 млрд лет. Древние строматолиты вызвали поистине революционные изменения на Земле, обогатив ее атмосферу кислородом (путем фотосинтеза). Судя по всему, это было равносильно сильнейшему "загрязнению" окружающей среды для многих живых организмов того времени, приспособившихся к жизни в бескислородной среде. Тем не менее в дальнейшем развились новые жизненные формы, сумевшие с помощью кислородной "подпитки" перейти к новому, куда более энергичному образу жизни, что придало мощнейшее ускорение эволюционному процессу.
 
Большинство строматолитов вымерло примерно 80 млн лет назад. Возможно, их численность резко сократилась в результате оледенений или каких-либо других климатических изменений, а может, их в больших количествах поедали ранние многоклеточные животные. В наши дни строма-толиты встречаются лишь в немногих местах на Земле. Одно из них - залив Шарк. Это чрезвычайно специфичное место. Там очень жарко и при этом выпадает крайне мало осадков, а вода практически неподвижна. Из-за сильного испарения на поверхности залива вода в нем сделалась такой соленой, что в ней не могут жить брюхоно-гие моллюски и прочие хищники, обычно кишащие на мелководье. Очевидно, прежде в мире также существовали подобные укромные места, свободные от всяких хищников, и это позволило строматолитам выжить на нашей планете в течение нескольких миллиардов лет.

Последние из аммонитов

На иллюстрации: Живые (слева) и окаменевшие (справа) листья дерева гинкго. Гинкго появились на Земле примерно 280 млн лет назад и с тех пор почти не изменились. 

У побережья острова Вануату, расположенного в Тихом океане, в одну из тихих лунных ночей вам может посчастливиться увидеть бледные спиралевидные раковины, болтающиеся в воде примерно в метре от поверхности. Из-под этих раковин в темную толщу воды всматриваются большие глаза. Перед их взором когда-то нескончаемой вереницей проносились странные и жуткие создания - ихтиозавры, плезиозавры, панцирные рыбы. Они появлялись и исчезали без следа, а вот наутилусы, обладатели этих глаз, пережили их всех. В целом животные глубоководные, наутилусы по каким-то им одним ведомым причинам временами поднимаются на поверхность в этом самом месте и охотятся здесь на омаров и прочих ракообразных, хватая их своими щупальцами, напоминающими осьминожьи. Глядя на их охоту, поневоле представляешь себе, что сидишь на берегу доисторического моря за 200 млн лет до собственного рождения.
 
Строго говоря, наутилусы не аммониты. Они близкие родственники аммонитов, чьи ископаемые останки впервые появляются в отложениях ордовикского периода. Науке известны свыше 3000 ископаемых видов наутилусов, однако до наших дней дожили всего лишь шесть из них. Каким-то образом им удалось пережить грандиозную катастрофу, стершую с лица Земли в конце мелового периода их родственников - аммонитов, а также динозавров и многих других животных. Возможно, наутилусы уцелели потому, что жили на больших глубинах: последствия мерли примерно 345 млн лет назад. Ученым эти небольшие животные были известны многие годы. Однако в 1992 г. был открыт новый вид цефалодисков, очень похожий на граптолитов. Эти малютки размещаются в собственных "чашечках", образующих жизненные сообщества с другими такими же "чашечками". Каждый цефалодиск днем прячется в своей чашечке, а по ночам выбирается наружу по выступам на чашечке, чтобы добыть себе пищу. Похожие выступы обнаружены у многих ископаемых граптолитов.

Другие старожилы океанских глубин

На иллюстрации: Самец и самка наутилусов вместе закусывают. Наутилусы - морские хищники, родственные спрутам и осьминогам. Их раковины разделены на отдельные камеры. Некоторые камеры наполнены газом, что помогает животным удерживаться на плаву. Когда наутилус желает подняться или опуститься, он регулирует содержание газа внутри своей раковины. В ордовикский период океаны Земли буквально кишели наутилусами, однако впоследствии их численность начала сокращаться, и к настоящему времени большинство из них вымерло. 

Некоторые живые ископаемые вплоть до самого последнего времени оставались неизвестны науке, скрываясь в бездонных глубинах океана. В их числе - небольшие моллюски, очень схожие по своему строению с первыми моллюсками, когда-то обитавшими в древних морях, а именно пять ныне здравствующих видов моноплакофор, или неопи-лин. Вплоть до 1952 г. считалось, что эта группа моллюсков полностью вымерла около 400 млн лет назад. Затем в одной из глубоководных впадин Тихого океана на глубине 3750 м обнаружили живых неопилин. С тех пор были открыты еще четыре вида этих животных, причем все они обитают в глубоководных впадинах. На первый взгляд моноплакофоры (так называется эта группа моллюсков, к которой относятся неопилины) напоминают блюдечки, однако их органы, заключенные внутри раковин, - жабры, нервная система, выводные протоки и половые железы имеют парную структуру, наподобие внутренних органов кольчатых червей и членистоногих. Это позволяет предположить, что кольчатые черви, моллюски и членистоногие произошли от общих предков.
 
В глубинах Тихого океана обитает и еще один претендент на звание живого ископаемого - цефалодиск. Это потомок древней группы животных, возникшей еще в кембрийский период, свыше 500 млн лет назад.

Повелитель древних морей

Еще один "гость" из далекого прошлого нашей планеты - мечехвост (его называют еще королевским крабом). Эти животные ежегодно в больших количествах заполоняют североамериканские песчаные пляжи, чтобы отложить там свои яйца. Это живое ископаемое очень трудно не заметить. Даже поверхностного взгляда па него достаточно, чтобы обнаружить его несомненное сходство с гигантским трилобитом. Молодняк мечехвостов еще больше походит на трилобитов, только крохотных.
 
Собственно говоря, мечехвосты не трилобиты, однако принадлежат они к не менее древней группе животных, а именно к артроподам (членистоногим), которые появились на Земле около 550 млн лет назад. Мечехвосты пребывают в почти неизменном виде вот уже по меньшей мере 300 млн лет. Отличаются они незаурядными приспособляемостью и жизнестойкостью. Питаются мечехвосты практически любой доступной им добычей, даже падалью (мертвыми животными).
 
Мечехвосты легко переносят самые резкие колебания температуры воды и ее солености и способны жить даже в сильно загрязненной среде. Более того, они могут несколько дней обходиться без воды. Это означает, что им доступны такие места обитания, как прибрежное мелководье и даже морское побережье, где очень суровые условия жизни существенно ограничивают численность их потенциальных врагов. Впрочем, в любом случае закованные в прочный панцирь голова и тело мечехвостов ставят перед многими хищниками трудноразрешимые проблемы.
 
Ключ к прошлому

Мечехвосты обитают в основном на морском дне, однако они умеют и плавать: переворачиваются на спину и гребут своими конечностями. Наблюдая за передвижениями мечехвостов в песке и иле, ученые смогли выяснить значение многих следов и отпечатков, сохранившихся в древних осадочных породах. Мечехвосты прокладывают себе дорогу через верхние осадочные слои, при помощи хвостового шипа зарываясь в песок и разгребая его одной парой двигательных конечностей. Другие двигательные конечности мечехвостов снабжены похожими на челюсти клешнями, которыми они хватают добычу и раскалывают ее раковину или панцирь.

Внимание: драконы!

На иллюстрации: Туатара, отрезанная от внешнего мира в Новой Зеландии, благополучно дожила со времен динозавров до наших дней. Это единственный ныне живущий представитель древней группы рептилий, у которого скелет и сердце примитивные, а барабанная перепонка и настоящие зубы отсутствуют - вместо зубов лишь зубцы на челюстной кости. 

Представьте себе маленького такого дракончика, длиной около 65 см, вдоль спины которого проходит устрашающего вида гребень из зазубренных роговых пластин. Жил он 140 млн лет назад, в самый разгар эпохи динозавров. По сравнению с современными рептилиями это весьма примитивное создание. Сердце его устроено крайне просто, а расположение костей черепа напоминает строение черепов крокодилов и динозавров, но не современных ящериц. Тем не менее у этого существа, подобно ныне живущим ящерицам, есть так называемый "третий глаз" - светочувствительный орган, скрытый под кожным покровом на макушке.
 
А теперь вернемся в сегодняшний день и заглянем на вершины утесов, высящихся на некоторых островах неподалеку от побережья Новой Зеландии. Точно такой же дракончик греется на солнышке у входа в норку морской птицы - норку он захватил по праву сильного. Это туатара, или гаттерия, единственный уцелевший представитель древней группы рептилий, возникшей свыше 200 млн лет назад. Туатара ведет ночной образ жизни, поэтому ее глаза содержат яркий отражательный слой, помогающий ей хороню видеть в сумерках. Она питается насекомыми, червями, слизнями и улитками, а также птенцами и яйцами морских птиц, среди которых живет, и даже своими более мелкими сородичами.
 
Как же туатаре удалось выжить? Новая Зеландия оказалась изолированной от остального мира около 80 млн лет назад, задолго до появления на Земле многих современных хищников. Хотя туатара откладывает одновременно не более 15 яиц, а детеныши вылупляются из них почти через 15 месяцев, живет эта рептилия, возможно, дольше 120 лет, так что времени для размножения у нее более чем достаточно.

Насколько важны для нас живые ископаемые?

Живые ископаемые как бы позволяют нам заглянуть в поразительный мир давно минувших геологических эпох. Иногда они снабжают пас ценной информацией о древних группах животных, когда-то населявших Землю. Одни из них, например нео-пилин и туатары, возможно, являются не- кими промежуточными формами между различными группами животных - моллюсками и кольчатыми червями, ящерицами и динозаврами. Другие, к примеру целакант, больше вызывают вопросов, чем дают ответов. Кто они - недостающее звено или эволюционный тупик?

Горные породы и содержащиеся в них окаменелости многое могут поведать нам об истории Земли, о ее меняющемся климате и дрейфующих материках, об эволюции ее атмосферы и образовании горных цепей, о морях и озерах и, самое главное, о развитии жизни.
 
Летопись жизни, запечатленная в окаменелостях, - своеобразная каменная летопись - позволяет нам пронаблюдать за постепенным усложнением и все возрастающим разнообразием растительного и животного мира нашей планеты. Иногда мы можем шаг за шагом проследить за изменениями в организмах определенных групп животных и узнать, как возникли новые группы животных, пришедшие им на смену. Этот процесс непрерывных изменений называется эволюцией.
 
Говоря об эволюции, мы обычно имеем в виду историю развития различных видов растений и животных. Но что такое биологический вид? Самое простое определение биологического вида звучит так: это одинаково устроенные организмы, способные размножаться и производить на свет потомство, а их потомство, в свою очередь, также сохраняет способность к размножению. Представители различных видов не могут иметь жизнеспособного потомства и, как правило, даже не пытаются им обзавестись - то есть не спариваются друг с другом. Возможно, у каждого вида есть собственные брачные ритуалы, и особи разных видов не могут послать друг другу нужные сигналы. Или же различные виды размножаются в разное время. Наконец, зачастую они попросту обитают в разных местах (возможно, их когда-то разделили дрейф материков или новообразовавшиеся горные цепи) и поэтому никогда не встречаются.

Виды возникающие и исчезающие
​
В наши дни в мире насчитывается около 1,5 млн известных науке видов, и, возможно, еще более 30 млн видов нам только предстоит открыть (скорее всего, большинство из них-насекомые). История одних видов насчитывает всего несколько сотен лет, в то время как другие существуют на Земле вот уже сотни миллионов лет. Продолжительность существования каждого вида зависит от быстроты эволюции данной группы животных и остроты конкуренции с другими видами в борьбе за пищу и жизненное пространство. К примеру, мидии и прочие двустворчатые моллюски эволюционируют относительно медленно.
 
В результате различные виды двустворчатых моллюсков существуют в среднем около 50 млн лет. В то же время виды млекопитающих, как правило, не сохраняются дольше 5 млн лет.

О чем говорят названия животных?

Многие доисторические чудовища, например динозавры, кажутся еще экзотичнее из-за своих странных названий. Само слово "динозавр" означает в переводе "ужасная огромная ящерица". Скажем, тиран-нозавр реке переводится как "тиранноящер-царь" - вполне подходящее имя для столь свирепого чудовища, одного из крупнейших хищников, когда-либо бродивших по Земле. Летающий ящер птеродактиль имел крылья ("птеро"), крепившиеся на костях его пальцев ("дактиль"), а, к примеру, растение глоссоптврис - это разновидность папоротника ("птерис") с листьями в форме языка ("глоссо").
 
Иногда тот или иной вид называют в честь местности, где впервые нашли его ископаемые останки. Так, останки мезозавра впервые обнаружены поблизости от реки Мез. Присваивают виду и имена людей, которые их открыли. А йелеозавр был назван в честь Йсль-ского университета в США, где работал его первооткрыватель.
 
Все эти названия составляются из латинских слов или слов с латинскими окончаниями. Каждая разновидность животного или растения - то есть каждый биологический вид - имеет два латинских наименования. Первое - например тиранно-завр - относится к роду, в который входит данный вид; второе - реке - уже собственно название этого вида. Схожие виды объединяют в один и тот же род. Животные или растения, которые относятся к разным видам, но входят в один род, больше похожи друг на друга, чем принадлежащие к разным родам. Ваша любимая собака по-научному называется канис вупыарис - "собака обыкновенная", а серый волк, тоже, в сущности, разновидность собаки, именуется канис лупус. В латинском языке прилагательное следовало за существительным, поэтому вместо "обыкновенная собака" следует говорить "собака обыкновенная".
 
Ученые используют латинские наименования в качестве своего рода международного языка. К примеру, слова, обозначающие кошку или собаку, в каждом языке разные, но если мы будем применять их -латинские названия, то все сразу поймут, о каком именно животном идет речь. Мы также будем знать, говорится о домашней кошке или о дикой, о рыжей рыси или о настоящей рыси. Система наименований, при которой каждому виду присваивается двойное имя, называется оинар-ной или биноминальной (по-латински би- два, ном- имя). Она была впервые предложена в 1735 г. шведским биологом Кар-лом Линнеем.

Вверх по классификационной лестнице
​
В классификации животных и растений есть и более крупные группы, чем род. Несколько различных родов в совокупности составляют семейство. К примеру, все собаки принадлежат к семейству каниды, то есть псовые. Семейство псовых, наряду со многими другими семействами, в свою очередь, входит в отряд карнивора (хищных, или плотоядных, млекопитающих). Этот отряд включает в себя таких животных, как медведи, собаки, кошки и куницы. Все они принадлежат к классу маммалиа (млекопитающие) типа хордата (хордовых, то есть животных, у которых вдоль спины тянется так называемая нервная трубка и хотя бы па одном из этапов их жизненного цикла имеется сегментированная скелетная ось - у позвоночных животных спинной хребет, или позвоночник); этот тип включает в себя рыб, земноводных, рептилий, птиц и млекопитающих. В свою очередь, все они вместе с другими животными образуют царство анималиа (животное царство). Подобная классификация позволяет легко устанавливать степень родства между различными животными. Чем ближе к основанию этой классификационной лестницы, тем больше сходства между животными, объединенными в одну группу.

Живой календарь

Читая каменную летопись, можно обнаружить множество примеров того, как возникают новые виды и исчезают старые. Иногда некоторые группы животных претерпевают очень быстрые изменения. Возможно, причина этому - их перемещение в новую, еще необжитую среду обитания. А может, все дело в резких изменениях климата или каких-либо других природных условий, поставивших их перед жестким выбором: приспособиться или погибнуть. Ископаемые останки животных, которые принадлежат к подобным быстро изменявшимся группам, можно использовать для определения возраста горных пород. Такие останки называют руководящими ископаемыми. Горные породы, содержащие одни и те же руководящие ископаемые, должны быть примерно одного возраста. Скажем, при датировке кембрийских горных пород важные руководящие ископаемые - трилобиты, а в ордовикский и силурийский периоды - брахиоподы и граптолиты.

Эволюционный взрыв положил начало мезозойской эре, завершившейся исчезновением динозавров при новом массовом вымирании в конце мелового периода. Последняя, кайнозойская эра продолжается по сей день.
 
Для определения возраста многих горных пород, от девонских до меловых, используются аммониты; а для юрских и меловых пород чрезвычайно важными руководящими ископаемыми служат микроскопические раковины одноклеточных фораминифер.
 
Отсутствующие страницы

Увы, слишком часто в этой летописи отсутствуют важные страницы. Возможно, в тех местах, где обитали бесследно исчезнувшие животные, не откладывались осадочные слои. А может, эти осадочные породы давным-давно деформировались до неузнаваемости в ходе грандиозных горообразовательных процессов или же полностью разрушились из-за эрозии.
 
Один из крупнейших провалов в каменной летописи образовался между следами и немногочисленными оттисками мягкотелых животных в докембрийских горных породах и изобилием останков трилобитов и прочих твердопокровных животных в ранних кембрийских отложениях, отстоящих от докембрийских всего на несколько миллионов лет. Вся беда в том, что пока у животных не развился известковый скелет, они не могли понастоящему окаменеть. Еще одной такой тайной по сей день остается происхождение рыб - первой появившейся на Земле группы позвоночных животных.

Недостающие звенья

Недостающие звенья появились, по всей видимости, по целому ряду причин. Одна из них состоит в том, что в процессе эволюции той или иной группы животных возникает множество видов, не слишком удачных и потому нежизнеспособных; такие виды быстро вымирают, и у них крайне мало шансов сохраниться в ископаемом виде. Некоторые ученые полагают, что время от времени в отдельных группах животных происходят своего рода эволюционные взрывы. В результате возникает череда очень недолговечных видов, которые, как правило, не успевают задержаться на этом свете достаточно долго, чтобы оставить следы в каменной летописи Земли.

Значения названий некоторых динозавров

Игуанодон - игуанозуб (первой найденной частью тела этого динозавра был его зуб, очень похожий па зуб игуаны).
Дейнодон хорридус - кошмарный страшнозуб.
Дейнохейр - ужасная рука.
Дейноних - ужасный коготь.
Овираптор - похититель яиц.
Велоцираптор - проворный грабитель. Трицератопс - трехрогий глаз.
Орнитомим - птичий имитатор.

Геологическая шкала времени

Эта геологическая летопись позволяет установить примерное время появления на Земле различных групп растений и животных. По сравнению с возрастом Земли вся эволюция жизни на нашей планете заняла относительно небольшой промежуток времени. Каменная летопись содержит также ценные сведения о климатических условиях различных эпох и о распределении по земному шару суши и моря.

Ученые подразделяют историю Земли на ряд так называемых геологических периодов, в совокупности образующих геологическую шкалу времени. Временные границы основных геологических периодов, как правило, соответствуют каким-либо явно выраженным изменениям в климате Земли или в характере окаменелостей, встречающихся в горных породах. Эти границы определяют, сопоставляя окаменелости в смежных породах и типы самих осадочных пород. К примеру, в триасовом периоде климат Земли изменился на очень жаркий и сухой, что привело к образованию многочисленных залежей красного окисленного песчаника, а в меловом периоде сформировались громадные отложения мела. Рамки кайнозойских периодов определяют по количеству ископаемых моллюсков в соседних горных породах.
 
Эти периоды, в свою очередь, объединяются в пять геологических эр. Самой древней и продолжительной из них была архейская эра, включающая в себя эпоху образования наиболее древних из известных нам окаменелостей, а также время, прошедшее до возникновения жизни на Земле. Следующая, протерозойская эра характеризуется отсутствием всяких следов твердотелых ископаемых животных. Затем идет палеозойская эра, которая начинается с появления в каменной летописи первых организмов с твердым покровом и оканчивается Великим Вымиранием в конце пермского периода.

Ископаемые останки различных животных появлялись (а зачастую и исчезали) в горных породах в разное время. Малозаметные изменения в организмах животных постепенно накапливались и спустя миллионы лет приводили к возникновению совершенно новых животных. Такое постепенное изменение живых существ на протяжении очень длительного времени называется эволюцией. Если исходить из того, что похожие животные должны были произойти от общего предка, то можно составить родословную всего животного царства.
 
В середине XIX в. двое ученых, Чарлз Дарвин и Алфред Рассел Уоллес, разработали теорию эволюции, объясняющую, как от уже существующих видов происходят новые. Они утверждали, что когда животные или растения попадают в неблагоприятные обстоятельства (к примеру, нехватка пищи, перенаселение либо наличие опасных хищников), то лишь немногим из них удается выжить, а стало быть, и произвести на свет потомство. Этими счастливцами оказываются самые жизнестойкие особи - те, кто сумел лучше других приспособиться к условиям жизни в данной местности. Они унаследовали от предков черты, позволяющие им преуспеть в жизни больше, чем их сородичам. Отпрыски этих жизнестойких особей также имеют шанс унаследовать столь ценные свойства своих родителей, и в каждом следующем поколении этих полезных черт будет накапливаться больше, нежели в предыдущем. Таким образом, черты, наилучшим образом способствующие выживанию, постепенно распространяются среди все большего числа особей данного вида.
 
Выходит, что неблагоприятные условия жизни, к которым приходится приспосабливаться живым организмам, - главная движущая сила эволюции. Дарвин назвал этот процесс "естественным отбором".

Изменчивость - ключ к эволюции

История птерозавров - наглядный пример эволюции.
В мезозойскую эру одна из групп древних рептилий приобрела способность летать. Ученые назвали этих рептилий птерозаврами и попытались по их ископаемым останкам воссоздать полную картину такой поразительной трансформации. Разумеется, в полученных данных есть множество пробелов, но все же ученым удалось наметить предположительную последовательность изменений, каждое из которых должно было чуть-чуть продвинуть животное на этом пути. На приводимых здесь рисунках показано, как множество мелких изменений в организме птерозавра, накапливаясь, в конечном итоге привели к появлению совершенно нового типа животного.
1. Обычная четвероногая рептилия.
2. Между лапками образуются небольшие кожаные перепонки. Они помогают рептилии прыгать с дерева на дерево, возможно, спасаясь от хищников. Растягиваясь перепонки оказывают сопротивление воздуху, и рептилия падает медленнее.
3. Теперь кожаные перепонки стали значительно больше и одновременно некоторые кости пальцев удлинились, дабы сильнее растягивать кожу. Эти пальцы рептилия использует также и для руления.
4. У этого животного пальцы на крыльях стали намного длиннее и толще, а перепонка - такой широкой, что ею можно махать, как крылом. Грудная клетка расширилась и укрепилась, на ней наросли мышцы, необходимые для полета. Изменилась и форма задних ног, теперь она помогает придать всему телу в полете нужную обтекаемость.
5. Полностью сформировавшийся птерозавр. Пальцы на крыльях сделались еще длиннее, а на самом кончике хвоста появилась плоская перепонка, выполняющая функции руля и стабилизатора.

Эволюционный процесс может идти только в том случае, если в данной популяции имеются особи с самыми различными характеристиками. Пока в популяции есть животные, наделенные различными свойствами, некоторые из них будут приспосабливаться к среде обитания лучше остальных. Существует два типа подобной изменчивости - наследственная и ненаследственная. Ненаследственную изменчивость вызывает воздействие окружающей среды - например, отсутствие достаточного количества пищи у животного или света у растения. Наследственная изменчивость определяется некими врожденными свойствами, передающимися от поколения к поколению. То же самое происходит и в человеческом обществе. Человек, у которого родители маленького роста, вряд ли вырастет очень высоким. В то же время его рост будет в немалой степени зависеть от качества питания, полученного в детстве.

Меняя программу

Наверное, каждый из вас знает семьи, в которых братья и сестры совершенно непохожи друг на друга, хотя родители у них одни и те же. Почему такое происходит? Дело в том, что наследственность человека заключена в специальном коде - его называют генетическим. Генетический код содержится в особом химическом веществе (так называемой ДНК), присутствующем в каждой живой клетке. Наследственные черты передаются от родителей к потомству при размножении, в момент, когда молекулы ДНК, содержащиеся в сперматозоиде, сливаются с молекулами ДНК яйцеклетки. Такое смешивание ДНК двух различных особей приводит к возникновению новой генетической комбинации в организме их отпрыска.
 
Бывают случаи, когда изменчивость вызывает трансформация самой ДНК. К примеру, генетический код могут изменить проникшие в организм вредоносное излучение или какие-либо химические вещества. Случается так, что при делении клеток во вновь образовавшихся дочерних клетках происходит неверное воспроизводство ДНК, и организм приобретает совершенно новые свойства.

Так называемое "древо жизни". За сотни миллионов лет эволюции возникло множество разнообразных жизненных форм, каждая из которых заняла свою собственную экологическую нишу на Земле. На этой схеме показаны родственные связи между различными группами растений и животных. Она поможет вам разобраться, какие. организмы близкие родственники, а какие нет.

Движение в разные стороны

Часто новые виды возникают вследствие серьезных изменений рельефа и климата Земли. Когда вырастают новые горные цени или большие реки меняют свои русла, различные популяции одного и того же вида оказываются отрезанными друг от друга. На протяжении многих поколений эти популяции все более и более специализируются, то есть приспосабливаются к специфическим местным условиям. Условия эти могут стать совершенно различными из-за дрейфа материков, когда географическая широта данной местности меняется, что приводит к резкой перемене климата. В конце концов изолированные друг от друга популяции становятся настолько различными, что больше уже не могут производить на свет совместное потомство: теперь это два новых самостоятельных вида.

Живые учебники истории

История материков легко прочитывается но географическому распределению некоторых групп родственных животных, встречающихся в наши дни в разных частях света. Одна нз самых странных - группа, объединяющая крупных нелстающих птиц: африканских страусов, южноамериканских нанду, австралийских эму и недавно вымерших гигантских новозеландских моа. Подобные птицы болыпе нигде в мире нс встречаются. Объясняют это тем, что они появились на Земле во времена, когда Африка, Австралия II Южная Америка были собраны в единый громадный южный сверхматерик Гопдвапу. Поскольку эволюция этих птиц началась уже после того, как северные материки отделились от Гон-дваны, их не оказалось ни в Европе, ни в Суеверной Америке.

Крупные нелетающие птицы - их называют бескилевыми - в прошлом были распространены гораздо шире, чем в наши дни. Тем не менее они никогда не водились в Европе или в Северной Америке, поскольку их предки появились на древнем сверхматерике Гондвана уже после того, как он отделился от северных материков.

Подражатели?

За многие миллионы лет растения и животные, оказавшиеся на изолированных островах и материках, эволюционировали в собственных особых направлениях. Так, Австралия и Новая Гвинея населены уникальной группой животных, нигде более нс встречающихся. Это особая разновидность млекопитающих, так называемых сумчатых, самки которых рожают крайне неразвитых детенышей и затем донашивают их в специальных "сумках" па животах. Австралия и Новая Гвинея были очень длительное время изолированы от прочих материков, и эволюционный процесс пошел там совсем иным путем. В остальной части мира большинство млекопитающих относятся к разряду плацентарных: их самки вынашивают детенышей, пока те полностью не сформируются, внутри своего организма, связанного с зародышем плацентой.
 
Существует множество разнообразных видов сумчатых: медлительные коалы, пасущиеся в жесткой листве деревьев подобно ленивцам, живущие в норах бандикуты с повадками кроликов и даже свирепые сумчатые кошки, которые охотятся на сумчатых мышей. Более того, вплоть до недавнего времени в Австралии обитали сумчатые волки и сумчатые львы. Сбреди сумчатых сформировались виды, внешне похожие на плацентарных млекопитающих, живущих в аналогичных природных условиях. Процесс, в ходе которого неродственные растения и животные, обитающие ч разных частях света, но в схожих природных условиях, вырабатывают при естественном отборе сходные черты и свойства, называют биологической конвергенцией.
 
Биологическую конвергенцию можно наблюдать и среди плацентарных млекопитающих. Например, в Южной и Центральной Америке водятся муравьеды. У них громадные кривые когти на передних лапах, которыми они разрывают муравейники и термитники, длинная вытянутая морда и длинный клейкий язык, которым они слизывают добычу. В Африке муравьедов нет, но зато там обитают питающиеся муравьями трубкозубы и панголины со сходным строением. Такими "подражателями" могут быть и растения. Скажем, американские пустыни изобилуют мясистыми сочными кактусами в колючках, а в африканских пустынях произрастают столь же сочные и колючие эуфороии.

Процессия видов

Животные и растения, ныне обитающие на островах, могли оказаться отрезанными от внешнего мира из-за подъема уровня моря или "расползания" материков. Однако острова часто заселяются по воле случая скажем, птицами, сбившимися с курса во время миграции; рептилиями и насекомыми, случайно перенесенными через океан на "плотах" из плавучей растительности; семенами, разносимыми ветром либо птицами, к чьим ногам они пристают. Даже вновь образовавшиеся вулканические острова очень быстро покрываются зеленой растительностью, снособпой прокормит)" большие популяции птиц, насекомых и прочих животных.
 
Животные, прибывающие на остропа извне, зачастую находят там массу жизненного пространства, практически никем у них не оспариваемого. Поэтому отдельные виды животных, которые на материке неизбежно столкнулись бы с жесткой конкуренцией со стороны других видов, на островах могут достигать неслыханного ^процветания. Однако с быстрым ростом численности популяций неизбежно возрастает и конкуренция. Одним из способов выживания становится большая специализация животных - к примеру, некоторые из них начинают есть пищу, непригодную для всех остальных. В результате из тех немногих видов, что первоначально обосновались на острове, развивается множество новых видов. Этот процесс, называется адаптивной радиацией. То же самое происходит и при возникновении новых сред обитания-скажем, при отступлении моря, обнажающем сушу, или при формировании новых горных цепей.

Сопоставление структуры того или иного органа у различных животных позволяет выявить степень их родства. К примеру, передние конечности всех позвоночных состоят из одних и тех же костей, к тому же образующих аналогичные структуры,- значит. у них был общий предок. Подобные органы, внешне непохожие, но со сходным внутренним строением, называются гомологичными.

Все дело в зубах

Одно время сумчатые млекопитающие были широко распространены на всех материках, однако после появления хищных плацентарных млекопитающих большая часть сумчатых вымерла. Ко времени, отстоящему от нас на 25 млн лет, сумчатые уже полностью исчезли в Северной Америке, Европе и Азии. Это массовое вымирание по сей день остается загадкой. Никаких видимых причин, способных объяснить подобную неудачу сумчатых хищников в соревновании с плацентарными, нет. Впрочем, дело тут, возможно, не только в конкуренции.
 
Период эволюции различных групп млекопитающих по времени совпал с дрейфом материков, перемещение которых в другие области земного шара вызвало резкое изменение климата. Вполне вероятно, что плацентарные хищники смогли лучше адаптироваться к новым условиям.
 
Есть и другая теория, утверждающая, что разгадка заключается в строении зубов этих животных. Хищникам, для того чтобы разрезать плоть своих жертв, нужны острые, как ножницы, зубы конической формы. Коренные зубы сумчатых хищников, все оез исключения, были острыми и идеально приспособленными для разрезания мяса, а вот у плацентарных хищников имелись и другие виды зубов, как у человека. Стало быть, при изменении климата или исчезновении привычной добычи плацентарные млекопитающие смогли перейти на другую пищу и, таким образом, выжить.
 
Некоторые современные хищники, например бурые медведи, часто охотятся на крупную дичь, но в то же время могут в определенное время года довольствоваться рыбой или ягодами. Возможно, зубы сумчатых хищников были пригодны только для мясной пищи - жесткую растительную пищу не очень-то пожуешь острыми коническими зубами.

Защищенные от прогресса

Хотя на северных материках сумчатые давным-давно перевелись, они по-прежнему продолжали процветать в Южной Америке, Антарктиде, Австралии и на Новой Гвинее. В то время эти материки были слиты в один ооширный южный сверхматерик Гондвану, который впоследствии раскололся на части. Южная Америка постепенно "отдрейфовала" к Северной Америке, Антарктида переместилась к Южному полюсу и покрылась вечными льдами, а Австралия с Новой Гвинеей, напротив, приблизились к экватору.
 
Около 2 млн лет назад между Северной и Южной Америкой выросла цепь вулканов, образовавших сперва группу "промежуточных" островов, а затем и настоящий сухопутный мост, соединивший оба материка. Животный мир Северной и Южной Америки перемешался. В результате численность сумчатых в Южной Америке резко сократилась, и большинство их видов вымерло. Лишь немногие из них дожили до наших дней, а часть уцелевших переселилась в Северную Америку. Всеядный виргипский опоссум по сей день продолжает распространяться к северу через Северо-Американский материк и, судя по всему, чувствует себя превосходно.
 
Богатый мир сумчатых сохранился в Австралии и на Новой Гвинее, надолго отрезанных от других материков. Однако в наши дни над австралийскими сумчатыми нависла грозная опасность. Вместо сухопутного моста между Австралией и остальным миром возник мост человеческий: люди завезли туда множество плацентарных млекопитающих, таких, как козы, кролики, собаки и кошки, и в результате многие виды сумчатых оказались па грани вымирания.

Цена прогресса

Нашу планету постоянно заселяют новые, более высокоразвитые виды животных. Некоторые из их предшественников не выдерживают конкуренции и уступают им пальму первенства. Например, в океанах самыми первыми хищниками были трилобиты. Затем там появились наутнлои-деи. Они плавали быстрее трилобитов и легко раскалывали их панцири мощными челюстями. Потом наутилоидеев па какое-то время оттеснили аммониты. Аммониты, в свою очередь, сильно пострадали в ходе нескольких массовых вымираний, а затем вновь стали бурно эволюционировать, пока наконец полностью не исчезли с лица Земли в конце мелового периода. А вот наутилоидеи выжили и, избавившись от опасных конкурентов - аммонитов, стали вновь увеличиваться в числе. Однако к тому времени в морях уже владычествовали костные рыоы. Сегодня рыбы - господствующие хищники морей и океанов. Эволюция породила тысячи самых разнообразных видов рыб, заселивших практически все уголки  Мирового океана.

Животные, обитающие в различных географических регионах и не состоящие друг с другом в родственных связях, зачастую, попадая в сходную среду обитания или ведя сходный образ жизни, вырабатывают у себя похожие свойства и черты. Это называется биологической конвергенцией. Коала (справа), сумчатое животное из Австралии, и ленивец (слева), плацентарное млекопитающее из Южной и Центральной Америки, ведут чрезвычайно малоактивный образ жизни. Они очень медленно передвигаются и кормятся исключительно листвой ограниченного набора деревьев, содержащей крайне мало питательных веществ. Подобный медлительный образ жизни позволяет обоим расходовать минимум энергии, и им требуется гораздо меньше пищи, чем прочим млекопитающим. Поедая листья, абсолютно непривлекательные для других животных, они тем самым избегают конкуренции со стороны.

Эволюция и вымирание

Существует множество причин, вызывающих вымирание отдельных видов животных. Так, какой-то вид животных может вытеснить или попросту съесть новые виды живых существ (в том числе люди), более высокоорганизованные и жизнеспособные. При сближении материков различным группам животных приходится конкурировать между собой за жизненное пространство. Или, скажем, природная среда может изменяться быстрее, чем данный вид животных успевает к пей приспособиться. Наконец, если какой-либо вид становится слишком специализированным, то внутривидовая изменчивость может оказаться недостаточной для того, чтобы этот вид смог успешно приспособиться к изменениям в окружающей среде. Сравните, к примеру, такой процветающий вид, как рыжая лиса, и большую панду, находящуюся на грани вымирания. Лиса питается чем угодно, от земляных червей до кроликов, а панда не ест практически ничего, кроме бамбука.

Великие вымирания

В истории Земли насчитывается несколько относительно коротких периодов, за которые происходило массовое вымирание огромного количества видов животных и растений. Возможно, самое грандиозное массовое вымирание было около 250 млн лет назад, в конце пермского периода. Тогда с лица Земли исчезло от 76 до 96 процентов населявших ее видов - около 200 из 400 известных нам семейств. Другое массовое вымирание произошло в конце мелового периода, 65 млн лет назад, и привело к гибели динозавров и аммонитов.
 
Причины подобных массовых вымираний - по сей день величайшая загадка. Существует масса теорий, призванных найти им разумное объяснение. Наиболее вероятной причиной можно считать глобальные изменения климата, вызванные, по всей видимости, движением материков или же переменой угла наклона земной оси. Причина великого мелового вымирания, возможно, - столкновение Земли с гигантским метеоритом. При этом в атмосферу должно было быть выброшено столько пыли, что произошло резкое охлаждение климата. Окислы азота, образовавшиеся при высочайших температурах, которые сопутствовали взрыву, должны были раствориться в дождевой влаге. В результате на землю обрушились кислотные дожди, погубившие значительную часть растительности.
 
Сам факт, что то или иное животное исчезло с лица Земли, еще вовсе не означает, что оно было менее высокоразвито или жизнеспособно, чем современные животные. Так, даже самые высокоорганизованные современные хищники, например львы или медведи, не могут сравниться с динозаврами в умении вспарывать жесткие шкуры рептилий и земноводных, водившихся в изобилии на Земле в меловой период.
 
Вслед за каждым великим вымиранием неизменно следовал мощный эволюционный взрыв. Возникали новые живые организмы, которые быстро заселяли освободившиеся экологические ниши, принимая тем самым эстафету жизни от исчезнувших видов.

Когда и как появился человек? Как он выглядел, жил и развивался на самых ранних этапах своей истории? Эти и другие вопросы с давних времён волновали мыслителей и учёных. Было высказано множество предположений, догадок — от самых неправдоподобных до гениальных, позже подтверждённых наукой. Но прошли века, прежде чем тайна появления Homo sapiens получила необходимое научное освещение.

Современная антропология рассматривает происхождение человека как эволюционный процесс. Эпоха эволюционного подхода началась ещё в античные времена — с трудов древнегреческих натурфилософов Гераклита, Эмпедокла, Демокрита. Аристотелем была высказана идея происхождения человека от животных. Само же понятие "эволюция" (от лат. evolutio — "развёртывание") впервые предложил в 1762 г. швейцарский естествоиспытатель и философ Шарль Бонне. Эволюция рассматривалась им как необратимый процесс исторического изменения живого.

Ныне человека изучает множество научных дисциплин. Изначальным вопросом о происхождении людей занимается эволюционная антропология. Возникновение этой области науки относится к середине XIX в. Два события, по сути, положили основу более чем столетнему изучению эволюционного происхождения человека.

В 1871 г. изложил свои соображения о происхождении человека Чарльз Дарвин (на иллюстрации: Джордж Ричмонд. Чарльз Дарвин в молодые годы). Он сделал попытку доказать, что люди возникли тем же естественным путем, что и все другие живые существа: "...Земля долго готовилась к принятию человека, и в одном отношении это строго справедливо, потому что человек обязан своим существованием длинному ряду предков. Если бы не существова­ло какого-либо из звеньев этой цепи, человек не был бы точно таким, каков он есть... От обезьян Старого Света произошёл в отдалённый период времени человек, чудо и слава мира".

Год спустя на знаменитом заседании Берлинского антропологического общества выступил почти никому не известный профессор из Эльберфельда Карл Фульротт. В одном из гротов долины реки Неандерталь (Германия) он обнаружил массивную черепную крышку (верхнюю часть черепа) некоего существа. Профессор предположил, что этот череп принадлежал древнему предку современного человека. Сообщение не было серьёзно воспринято коллегами Фульротта, но зерно сомнения он всё же посеял. В XX в. оно обрело благодатную почву. Тысячи найденных на разных территориях останков древних людей, успехи палеоантропологии не дают современным учёным сомневаться в эволюционном происхождении человека

После публикации трудов Дарвина и многократных выступлений его по­следователя Томаса Гексли (1825 – 1895), утверждавшего, что между человеком и человекообразными (антропоморфными) обезьянами обязательно должна существовать пе­реходная ступень, научная мысль находится в непрекращающемся поиске. Где же это загадочное "промежуточное звено", соединяющее исходную предковую форму с современным человеком? Ответ ищут уже более ста лет, приходя то к простым, но обманчивым решениям, то к непредсказуемым открытиям и новым проблемам.

С конца XIX столетия приверженцы идей Гексли начали искать древнейших предшественников человека в Европе и Юго-Восточной Азии. Никому тогда не приходило в голову вести раскопки на африканском континенте. Лишь в 30-х гг. XX в. в Южной Африке в пустыне Калахари наконец обнаружили ископаемые останки гоминид (так называют семейство отряда приматов, которое включает человека современного типа и ископаемых людей).

Молодой профессор анатомии из Йоханнесбурга (ЮАР) Раймонд Дарт заинтересовался окаменелостями, найденными в каменоломнях Трансвааля близ Таунга. Он попросил владельца рудников присылать ему находки. В 1924 г. в одной из посылок Дарт с удивлением обнаружил окаменевший череп. Два долгих месяца учёный осторожно разбирал камень. Лишь когда была открыта лицевая часть черепа, стало ясно, что он принадлежал детёнышу 3-5 лет. Ископаемый гоминид был назван африканским австралопитеком — Australopithecus africanus (от лат. australis — "южная" и греч. "питекос" — "обезьяна"). Позднее в Южной Африке открыли и другие места обитания австралопитеков. Их останки обычно попадались в известняковых пещерах.

На фото слева: Раймонд Дарт со знаменитым черепом Бэби из Таунга. Возраст этой находки, который её автор определил такой грандиозной цифрой, как миллион лет, а также крайняя примитивность черепа, стали причиной того, что многие учёные долго считали Бэби из Таунга человекообразной обезьяной. На самом деле это был первый Australopithecus africanus — истинный гоминид, костные останки которого впоследствии были найдены в большом количестве.

На иллюстрации справа: Голова Бэби из Таунга. Реконструкция М.М. Герасимова. Собирая воедино найденные останки древних гомигид, учёные могут восстановить их внешний облик.

В 1959 г. английские антропологи Мэри и Льюис Лики нашли австралопитеков и в Восточной Африке – в Олдувайском ущелье на территории Танзании. Гоминид с необычайно массивным черепом и выраженным костным гребнем получил наименование австралопитек Бойса —  Australopithecus Boisei (по имени Чарлза Бойса — спонсора раскопок семейства Лики). Затем последовали другие находки. Все останки залегали в древнейшем слое, возраст которого насчитывает около 2 млн. лет.

Мэри Лики (слева) и  Льюис Лики (справа)

После этого в Африку устремилось множество исследователей, и были открыты ещё более ранние представители австралопитеков. Так, в области Афарского треугольника (низменный район на севере Эфиопии), в 1973-1976 гг. интереснейшие находки были сделаны франко-американской экспедицией. Одной из них стал миниатюрный скелет женской особи — исследователи дали его обладательнице имя Люси. Она жила примерно 4 млн. лет назад, но её скелет удивительно хорошо сохранился — уцелело около 40% всех костей. Впервые учёные смогли реконструировать внешний облик древнейшего австралопитека.

Реконструкция Люси

Хотя эти ранние гоминиды ходили прямо с совершенной лёгкостью и у них были руки, неотличимые от наших, они ещё не делали каменных орудий

Ныне в Южной и Восточной Африке найдены следы уже более 100 австралопитеков — черепа, кости, скелеты и даже отпечатки ног на вулканическом пепле. Возраст большинства находок — от 4 до 1 млн. лет, но встречаются и фрагменты останков гоминид, живших около 6-5 млн. лет назад. Некоторые исследователи не исключают, что австралопитеки могли обитать и в других регионах Старого Света.

На начальных этапах развития человеческой линии эволюция вероятнее всего была мозаичной (мозаичная эволюция – различная скорость эволюции отдельных систем или групп). Во всяком случае, об этом свидетельствует физический облик австралопитеков. Они отличались низким ростом (100-160 см), малым объёмом мозга (300-570 см³) и очень крупными зубами с толстым слоем эмали. Прямохождение сложилось у них около 4-3,5 млн. лет назад, а возможно, и ранее. О том, что передвигались гоминиды вертикально, можно судить по характерному строению тазового пояса, форме костей и суставов.

Природные условия, в которых жили австралопитеки, напоминали современные саванны Африки. Растительная пища была там менее доступна, чем в лесах, и для её добывания требовалась большая двигательная активность. Поэтому переход к передвижению на двух ногах, по мнению некоторых учёных, стал неизбежен. Правда, подобную точку зрения на возникновение прямохождения разделяют далеко не все. В качестве возможных причин превращения обезьяны в предка человека называют действие радиации, стресса и других факторов.

Следы австралопитеков на вулканическом пепле, обнаруженные недалеко от местечка Летоли (Танзания). Некогда в результате вулканических извержений эта область оказалась покрытой горячим пеплом. После дождя он увлажнился и запечатлел следы животных и гоминид, пересекавших эту местность. Солнце высушило пепел, сохранив в нём древние отпечатки.

Учёные не только восстановили внешний облик древних гоминид, но и получили представление об их образе жизни. Самые ранние афарские австралопитеки жили, по-видимому, кочевыми группами по 20-30 особей на огромном пространстве саванн. Время от времени они меняли места обитания, переходя из саванн в леса. По крайней мере, археологам пока не удалось обнаружить ни их "баз", ни "лагерей". Число членов группы зависело от типа пищи. "Отряды" австралопитеков-вегетарианцев были по численности больше, чем "отряды" древних кочевников, перешедших на мясной рацион.

Немалое число находок африканских австралопитеков позволило говорить о существовании двух их форм — массивных и грациальных (от лат. gratio — "изящество"). Массивные австралопитеки (Australopithecus robustus), по мнению большинства исследователей, развиваясь, становились всё крупнее и мощнее, притом что объём мозга у них уменьшался. Очевидно, это стало следствием их растительноядности. Вегетарианство не стимулировало активность орудийной деятельности и мозга и в конечном итоге послужило причиной вымирания этих существ. Вероятными предками человека были скорее всего австралопитеки грациальных всеядных форм — афарские австралопитеки.

Учёные предполагают, что у двуногих существ уже была достаточно сложная система отношений — с нежёсткой иерархией, обучением детёнышей, передачей житейских навыков и опыта. Необходимость объединяться в группы влекла развитие общения. Возможно, члены сообществ владели языком определённых жестов, кроме того, делались попытки объясняться с помощью звуковых сигналов, обозначавших конкретные понятия.

Ещё Раймонд Лики высказал мысль, что австралопитеки изготовляли орудия из костей, зубов и рогов, чтобы охотиться и разделывать туши. Дарт так и назвал эту орудийную культуру костно-зубно-роговая. Ныне многие археологи признают, что австралопитеки действительно целенаправленно раскалывали камни и выбирали обломки, пригодные для тех или иных нужд. Но всё же переход к более или менее массовому и регулярному изготовлению орудий из камня произошёл у гоминид позже.

Ряд учёных не относят австралопитека к прямым предкам человека, считая его более близким к обезьяне.

Древнейшие представители человеческого рода, по мнению большинства учёных, появились примерно 2 млн. лет назад в Южной и Восточной Африке. Наш прямой предок получил название человека умелого – Homo habilis. Некоторые исследователи полагают, что человек умелый произошёл от афарского австралопитека. В подтверждение они ссылаются на находки, сделанные в Эфиопии и Кении. Там обнаружили останки существ, отличающихся переходными чертами и живших 2,4-1,9 млн. лет назад. Такого "переходного" австралопитека назвали человек рудольфский – Homo rudolfenis.

Первые останки человека умелого были обнаружены семейством Лики в древнейшем (2-1,7 млн. лет) слое Олдувайского ущелья. Это оказалась особь небольшого роста с относительно крупным по объёму мозгом. Всего в Олдувайском ущелье уже найдено около 50 ископаемых останков, относящихся к тому же доисторическому виду.

На иллюстрации: Олдувайское ущелье в Танзании. В этом глубоком стометровом ущелье в пустыне археологи обнаружили множество останков австралопитеков.

По развитию мозга человек умелый значительно превосходил австралопитеков; ёмкость его черепа в среднем 645-670 см³. У первого человека в головном мозге уже сложились структуры для появления зачатков речи, но гортань, по-видимому, ещё не была приспособлена производить столько же звуков, сколько их может производить гортань современного человека. Антропологи также обнаружили примитивные орудия (олдувайская каменная орудийная культура): с одной стороны камень заостряли пятью-шестью грубыми сколами, а другой конец, сохранявший естественную округлённость, служил рукояткой.

Человек умелый, в отличие от австралопитеков, имел сравнительно постоянные места обитания. Во всяком случае, в Олдувайском ущелье археологи зафиксировали "обитаемые горизонты"— около 20 крупных скоплений костей и каменных орудий. Учёные пришли к выводу, что это охотничьи стоянки. Человек умелый скорее всего был хорошим охотником. А подобное занятие невозможно без тесного взаимодействия и сотрудничества, развития понимания и организованности.

Антропологи обнаружили много останков древних гоминид. Но ни одна находка не вызывала столько споров, как сделанная голландским анатомом Эженом Дюбуа (1858—1940) на острове Ява.

Вдохновлённый идеей существования "переходного звена" между обезьяной и человеком, Дюбуа поступил судовым врачом на военный корабль и отправился в Юго-Восточную Азию, на остров Суматра. В 1891 г. он нашёл коренной зуб древнего человека. В 1892 г., продолжив раскопки, обнаружил черепную крышку, а затем в 15 м от места залегания черепа отыскалась бедренная кость. Её длина составляла 45,5 см, из чего следовало, что существо, которому она принадлежала, было ростом около 170 см. Судя по фрагментам черепа, его обладатель отличался низким, покатым лбом с надглазничными валиками и уплощённым сверху затылком. Ёмкость черепа составляла около 900 см³.

На иллюстрации: Эжен Дюбуа

Дюбуа назвал свою находку питекантропом (от греч. "питекос" — "обезьяна" и "антропос" — "человек") — обезьяночеловеком. Однако убедить маститых коллег в том, что найденные им останки представляют собой заветное "переходное звено", учёному так и не удалось. Только сорок лет спустя молодой исследователь Рудольф фон Кенигсвальд продолжил поиски питекантропов — и весьма удачно. В Триниле, Сангиране и Моджокерто (остров Ява) он обнаружил останки, возраст которых 1 млн.-500 тыс. лет.

В 20-х гг. XX столетия недалеко от Пекина, в пещере Чжоукоудянь, археологи сделали ещё одно открытие. Там нашли части скелета 44 особей разного возраста обитавших 360 тыс. лет назад. Впоследствии находки получили название синантроп — китайский человек. А в 1962 г. Бернард Кэмбелл ввёл понятие Ното erectus — человек прямоходящий; к этому виду большинство антропологов отнесли питекантропов и синантропов.

В регионах, где были обнаружены останки человека прямоходящего, учёные не смогли отыскать следов его предков. Как же оказались питекантропы и синантропы в Юго-Восточной Азии? Исследователи склоняются к тому, что прародина Ното erectus — Африка. Ряд находок подтверждает эту мысль.

Около 1 млн. лет назад человек прямоходящий вышел за пределы африканского континента и начал заселять Евразию. Судя по результатам раскопок, в это время он появляется в Грузии (Дманиси), Испании (Атапуэрка), Китае (Цанау). Исходные перемещения, по-видимому, были связаны с миграцией дичи. Именно этот фактор подготовил расселение первых людей из тропиков. Переход в новые места оказался сопряжён с опасностью: древние переселенцы часто попадали в непредвиденные экстремальные ситуации, но в то же время они накапливали знания и приобретали ценный опыт выживания.

По сравнению с человеком умелым человек прямоходящий крупнее по сложению (160-170 см рост мужчин), с большей ёмкостью черепа (в среднем 1029 см³). Представители этого вида по облику близки к современным людям.

Древние люди жили в основном за счёт охоты, причём их добычей становились крупные животные: слоны, носороги, бизоны, лошади и др. Для успеха здесь требовались основательное развитие "каменной индустрии" и сплочённость ради общей цели. Не случайно именно этот период отмечен появлением орудий нового типа — ручного рубила и колуна. Культура изготовления этих орудий была названа археологами ашель, по первым находкам в Сент-Ашеле (Франция).

Каменные орудия служили для разнообразных операций — ими резали, скоблили, рубили и т. д. Мастерили их чаще из кремня и кварца. Камень древнейший охотник держал в одной руке, а отбойник — в другой; обе руки находились на уровне груди, и вся обработка камня совершалась на весу. Между ударами приходилось делать паузы, чтобы выбрать новую точку для удара.

На иллюстрации справа: Ручное рубило (длина до 35 см) — первое орудие, имеющее постоянную форму, овальную или миндалевидную. Чаще всего у него один заострённый конец и два продольных массивных лезвия. Второй конец нередко не обработан. То, что древние люди изготовляли подобные предметы, свидетельствует об их чувстве цели и образном мышлении.

Охота у человека прямоходящего представляла собой процесс более сложный, чем у ранних гоминид. Вероятно, добычу преследовали группой, причём разнообразными способами. Так, по костям ископаемых быков, найденным в окаменелом слое ила Олдувайского ущелья, учёные предположили, что древние охотники использовали трясину как ловушку и загоняли туда жертву.

Были обнаружены кратковременные лагеря и долговременные стоянки с развитым хозяйством — как на открытом воздухе, так и в пещерах. При раскопках в Ницце археологи нашли свидетельства многократного возвращения древнего человека на место стоянки. Там были найдены искусственные жилища, скопления останков и следы очагов.

Одно из важнейших достижений человека прямоходящего - - освоение огня. Судя по следам кострищ и огромным напластованиям пепла, синантропы уже 360 тыс. лет назад умели не только сохранять огонь, но и разжигать его. С помощью огня древние люди защищали стоянки от холода, обрабатывали пищу, отпугивали хищников. На кострах обугливали концы деревянных или костяных орудий, чтобы те становились прочнее и острее. Например, рога с обугленными кончиками найдены в пещере Чжоукоудянь.

Учёные предполагают, что человек прямоходящий уже обладал способностью к отвлечённому мышлению и мог звуками обозначать предметы и действия. По-видимому, звуковые сигналы использовались им наряду с мимикой, языком поз и жестов. Если сравнить строение голосовых аппаратов древнего человеческого предка и современного младенца, они окажутся весьма схожи.

Около 100 — 30 тыс. лет назад наиболее распространённым видом гоминид стал Homo neanderthalensis — человек неандертальский, или неандерталец. Термин происходит от названия одной из первых находок ископаемого человека в Европе, сделанной в 1856 г. в долине реки Неандерталь близ Дюссельдорфа.

Неандертальцы населяли в основном приледниковую зону Европы. Особенно много останков было найдено археологами на территориях южнее 50° северной широты (Франция, Бельгия, Германия, Италия, Испания, Югославия, Чехия, Словакия и др.).

Облик неандертальцев свидетельствовал об их приспособленности к суровым климатическим условиям — ведь жить приходилось в эпоху последнего Вюрмского оледенения (Вюрмское оледенение происходило 70-11 тыс. лет назад. Ледником была покрыта вся Северная Европа до 52-55° северной широты — уровень Берлина и Москвы. Температуры воздуха в то время были на 3-5° ниже современных.). Широкие плечи при сравнительной малорослости (в среднем рост у мужчин 160—163 см), сильное развитие мускулатуры, массивный скелет говорят о том, что помимо борьбы с холодом древним людям надо было противостоять различным механическим нагрузкам.

Мозг неандертальцев по объёму нередко превышал средний для современного человека (1500—1600 см³). Череп отличался удлинённой формой, массивным надглазничным валиком, низким сводом и скошенным лбом. Затылок обычно имел форму "шиньона" — такое удлинение задней части черепа служило своего рода противовесом очень крупной, длинной и массивной лицевой части с мощной челюстью и крупными передними зубами. Подобные черты, по мнению учёных, знак приспособления к большим нагрузкам, выпадавшим на челюстной аппарат.

Стоянки неандертальцев находили как на открытой местности, так и в пещерах, гротах. Археологи обнаружили и долговременное жильё с очагами, и следы кратковременных охотничьих привалов. Были у древних и мастерские по изготовлению орудий — чаще всего там, где залегали кремнёвые породы. Есть свидетельства того, что, располагаясь под открытым небом, неандертальцы сооружали укрытия из жердей и поверх них раскладывали шкуры.

Неандертальцы привнесли много нового в человеческую культуру. Они усовершенствовали кремнёвую технику обработки камня. Наряду с кремнёвыми ножами, остроконечниками, скрёблами и т. п. появляются и костяные, и роговые орудия -- кинжалы, рогатины, дубины. Возможно также, что именно тогда начали создаваться составные орудия (деревянное копьё с кремнёвым наконечником и др.). Техника изготовления таких предметов передавалась из поколения в поколение. Неандертальцы хорошо знали, как обращаться с огнём, кроме того, они, вероятно, уже научились использовать шкуры животных для одежды.

Высокого уровня достигло и охотничье искусство. Археологи отмечали на ископаемых стоянках огромные скопления костей убитых животных: мамонтов, пещерных медведей, диких лошадей, антилоп, горных козлов, волков, оленей, баранов, носорогов. В отличие от человека прямоходящего неандерталец был охотником-профессионалом, т. е. занимался этим постоянно, а не время от времени. Широко применялась загонная охота, когда животных заманивали в естественные ловушки: обрывы, топкие места и специальные ловчие ямы. В других случаях устраивались облавы — зверя окружали и затем убивали. Более совершенные орудия — копья и дротики позволили поражать жертву издалека.

Доисторические художники иногда изображали и своих соплеменников, поэтому древнейшие наскальные рисунки способны много рассказать о жизни в каменном веке. На воспроизведённом фрагменте видны лев, жираф, антилопа канна, куду и другие животные. Среди них группа танцующих или участвующих в какой-то ритуальной церемонии людей.

Предполагают, что у человека неандертальского существовали особые ритуалы, связанные с охотой. Так, в одной из пещер Швейцарских Альп на высоте 2400 м был обнаружен каменный ларь, заполненный медвежьими черепами. По-видимому, здесь был распространён культ пещерного медведя.

Существует ряд свидетельств, что неандертальцы — первые люди на Земле, которые хоронили своих умерших или погибших собратьев, причём с соблюдением определённых обрядов. Возможно, у них даже появилось смутное представление о "жизни после смерти". В могилах вместе с человеческими останками нередко обнаруживаются каменные орудия, кости, рога, черепа животных, а также много цветочной пыльцы. Зачем всё это требовалось покойнику? Коллективное возведение жилищ, сложные способы охоты, длительные многоочаговые стоянки — эти особенности неандертальского быта о многом говорят учёным. Можно утверждать, что древние люди были способны к согласованным действиям, дружеским связям, а подчас и к бескорыстной помощи друг другу. По всей вероятности, неандертальцы заботились о старых и больных сородичах, делились с ними пищей. Так, в пещере Ля Шапелль-о-Сен (Франция) был найден скелет старика, страдавшего артритом, которого при жизни явно выхаживали.

Изображение оленя с прорисованными внутренностями, обнаруженное на стоянке Клофтефосс (Норвегия). Пример так называемой рентгеновской техники в древнем искусстве народов Севера.

Около 30 тыс. лет назад неандертальцы практически повсеместно исчезли. Причины такого вымирания пока не ясны. Одни исследователи предполагают, что истребил человека неандертальского более развитый человек разумный. Другие думают, что неандертальцы смешались с более многочисленными людьми современного типа. Третьи — что гибель вида произошла в результате экологической катастрофы. Отечественный антрополог Я. Я. Рогинский высказал и такую версию: неандертальцы гибли в стычках с себе подобными в результате своей сверхагрессивности. Но что произошло в действительности — неизвестно.

Эволюция человека современного типа уже длительное время остаётся предметом научных споров. Одни учёные полагают, что Homo sapiens ведёт свою родословную от древнейших австралопитековых форм. Другие говорят о его более позднем возникновении. В качестве вероятных предков часто называют поздних неандертальцев.

Наиболее ранние останки современного человека найдены в Африке. Homo sapiens появился здесь примерно 130-100 тыс. лет назад.

Эволюция древних людей:
1— австралопитек;
2 — человек умелый;
3 — человек прямоходящий;
4 — неандерталец;
5 — современный человек 

По поводу происхождения человека разумного в антропологии до сих пор ведутся споры. Сторонники теории моноцентризма связывают происхождение Homo sapiens с одним регионом. Их оппоненты — приверженцы полицентризма говорят о том, что человек разумный появился одновременно в нескольких районах Земли.

Самый распространённый вариант моноцентризма отражён в гипотезе африканской прародины. Именно из Африки, согласно этой версии, Homo sapiens около 100 тыс. лет назад перешёл через Гибралтар и Переднюю Азию в Европу, на Кавказ и в Среднюю Азию. Другой путь расселения пролегал в Юго-Восточную Азию. Около 50 тыс. лет назад человек разумный заселил Австралию. В Америку он проник позднее, примерно около 25-30 тыс. лет назад.

Не только ископаемые останки позволяют предполагать, что наши предки вышли именно из Африки. Свидетельство тому можно найти и в генах современных людей, унаследованных различными расами. Когда-то учёные классифицировали эти группы по внешним признакам: телосложение, цвет кожи и т. д. Ныне генетики и биологи начали сравнивать такие более устойчивые особенности, как группы крови, последовательности нуклеотидов в ДНК. Есть данные, что всё современное человечество происходит от одной маленькой группы доисторических африканцев.

Гипотеза полицентризма, впервые выдвинутая американским антропологом Францем Вейденрейхом (1873—1948), выделяет четыре центра формирования человека современного типа и соответственно его рас: Юго-Восточная Азия (австралоиды), Южная Африка (негроиды), Восточная Азия (монголоиды) и Передняя Азия (европеоиды). Ныне более распространена именно многорегиональная гипотеза; она исходит из того, что Homo erectus расселился из Африки и вслед за тем возник — одновременно в нескольких центрах — современный человек

Активное заселение человеком разумным нашей планеты произошло 40-38 тыс. лет назад. В этот период первобытное стадо сменялось родовым строем, человек осваивал сложные орудия, активно развивалась речь, возникали ритуальная наскальная живопись, зачатки религии. Многие учёные тесно связывают становление вида Homo sapiens с развитием человеческого общества.

С эпохи верхнего палеолита внешний облик человека разумного остаётся неизменным. Однако наша "эволюционная завершённость" относительна. Нельзя утверждать, что процесс эволюции Homo sapiens прекратился и больше никаких биологических изменений не произойдёт. По какому пути эволюции пойдёт человек разумный в дальнейшем, покажет время. Пока же среди учёных большую популярность обрела гипотеза эволюционных утрат. В центре её внимания редукционные (от лат. reducere — "упрощать", "уменьшать", "ослаблять") явления на скелете современного человека. Учёные подмечают, что люди становятся более изящного телосложения, что уменьшаются размеры челюстного аппарата и зубов, короче делается туловище, меньше мизинцы на стопе; зато увеличивается полость мозговой коробки. Любопытно, что такие анатомические изменения совпадают с эволюционными тенденциями, характерными для развития первобытного человека. На основе полученных данных складывается сравнительно-анатомическая гипотеза Homo futurus — человека будущего. Он предстаёт как существо с непропорционально крупной головой, маленьким лицом и мелкими зубами, четырьмя пальцами на стопе и некоторыми другими отличительными признаками.

Продолжение темы: Антропогенез

К узконосым Catarrhini ("загнутые носы") относятся низшие обезьяны Старого Света, человекообразные обезьяны и человек. Известно около 40 родов, свыше половины из которых сейчас вымерли.

Ноздри узконосых посажены близко друг к другу и направлены вниз или вперед. Их большие и прочие пальцы лучше приспособлены для хватания, чем пальцы низших обезьян Нового Света, но у них отсутствует цепкий хвост.

У многих поздних низших обезьян развились укороченные хвосты, но современные человекообразные обезьяны, как и человек, хвоста не имеют.

У всех узконосых сравнительно крупный мозг и сходно устроенные ушные отверстия. Все они, за исключением некоторых примитивных видов, имеют по два предкоренных зуба (премоляра) по обеим сторонам каждой челюсти.

Узконосые различны по величине: от Apidium размером с белку до огромной человекообразной обезьяны Gigantopithecus (обе давно вымерли).

Эта группа обезьян, вероятно, произошла от Таrsiiformes 40 миллионов лет назад. Родиной самых ранних из известных нам узконосых была Южная Азия, но затем они дали разнообразные формы и размножились по Африке и всей Евразии.

На этой карте показано современное распрастранение антропоидов Старого Света.

К приведенным здесь примерам относятся некоторые возможные предшественники человекообразных и низших обезьян Старого Света.

1. Pondaungia известна только по истертым обломкам ископаемой челюсти с широкими коренными зубами (молярами), покрытыми толстым слоем эмали. Она, возможно, была похожа на проплиопитека (Propliopithecus) . Вероятно, эта обезьяна лазала по деревьям и питалась фруктами. Время - поздний эоцен. Место - Пандаун (Бирма). Семейство не определено.

2. Oligopithecus, которую называют по-разному: то "первой несомненной человекообразной обезьяной", то "отчасти полуобезьяной", возможно, являлась предком длинноруких гиббонов. Наличие гребней на коренных зубах говорит о том, что она питалась листьями и насекомыми. Размеры - как у маленькой обезьянки. Время - ранний олигоцен. Место - Египет. Семейство не определено.

3. Apidium была по размерам не крупнее беличьей обезьяны (саймири), на которую она, возможно, была похожа. Вероятно, она бегала по ветвям на четвереньках и разжевывала своими многобугорчатыми зубами фрукты и насекомых. Время - средний олигоцен. Место - Египет. Семейство Parapithecidae (похожие на низших обезьян антропоиды; вымерли к концу олигоцена.

Человекообразные обезьяны и человек относятся к надсемейству узконосых Hominoidea. Их передние зубы не такие, как у низших обезьян Старого Света, а руки и плечевой пояс очень подвижны, и на них удобно висеть. У современных гоминоидов нет хвостов, их мозг и тело больше, чем у низших обезьян. Кроме того, скорость их размножения и развития медленнее.

Гоминоиды и низшие обезьяны Старого Света, вероятно, появились в Африке к концу олигоцена.

Места обитания гилобатидов

а - Материковая часть Юго-Восточной Азии
б - Остров Хайнань
в - Суматра и Ява
г - Борнео (Калимантан)

Их предками были маленькие ранние антропоиды из семейства Pliopithecidae. Специалисты придерживаются различных мнений относительно принадлежности, значения и родственных связей тех или иных ископаемых форм. Большинство зоологов выделяют три семейства гоминоидов: Hylobatidae (гиббоны и сиаманги), Proconsulidae (гоминоиды "основного ствола") и Hominidae (крупные человекообразные обезьяны, человек и их ближайшие предки).

1. Pliopitfiecus, плиопитек, когда-то считавшийся предком гиббонов, был величиной с гиббона и имел такую же короткую мордочку, как у гиббона; большие глаза и крупные острые клыки, но, в отличие от гиббона, у него не было столь длинных рук и, воз-можно, был хвост.Он бегал, лазал, прыгал и висел на деревьях. Время - миоцен. Место - Европа. Семейство Pliopithecidae.

2. Propliopithecus (называемый также Aegyptopithecus) мог быть малой или средней величины; телосложением походил на обезьяну ревуна и имел длинное, опущенное вниз лицо. Он бегал на четвереньках и лазал, хватаясь за деревья руками и ногами. Время - средний олигоцен. Место - Египет. Семейство Pliopithecidae.

Череп проплиопитека

3. Dendropithecus был не больше гиббона, имел хрупкое телосложение, как у паукообразной обезьяны (коаты). Он лазал, прыгал и висел на деревьях. Время - ранний миоцен. Место - Кения. Семейство Pliopithecidae.

4. Hylobates, гиббоны, - это небольшие широкогрудые так называемые "меньшие человекообразные обезьяны". Живут семейными группами, питаются плодами, громко кричат; висят, цепляясь за деревья руками, которые у них значительно длиннее ног. Гиббоны изредка ходят на двух ногах. Длина головы и тела 40-65 см. Время - от плейстоцена до наших дней. Место - Юго-Восточ-ная Азия. Семейство Hylobatidae.

Вымершие Dryopithecinae рассматриваются некоторыми учеными как одно из трех подсемейств, образующих семейство Hominidae (в два других подсемейства входят крупные человекообразные обезьяны, человек и вымершие "почти люди").

Поверхность коронок коренных зубов

У гоминид, как правило, руки, плечевой пояс и запястья в некоторой степени приспособлены для того, чтобы качаться на деревьях, грудь широкая, поясница укороченная, но основание спины (сросшиеся кости крестца) длинное, есть рудиментарная хвостовая кость (копчик) и расширенные верхние тазовые кости. Зубы и череп с широкой и часто удлиненной лицевой частью очень похожи на зубы и череп других антропоидов Старого Света, но размеры тела и относительная величина мозга обычно больше.

Dryopithecinae ("древесные обезьяны") - это ранние человекообразные обезьяны, которые, вероятно, появились в Африке в миоцене и пришли в Европу во время пересыхания доисторического моря Тетис.
Группы этих обезьян лазали по дубам и субтропическим деревьям и раскачивались на их ветвях. Они, очевидно, питались плодами, поскольку их коренные зубы,покрытые тонким слоем эмали, не были приспособлены для пережевывания грубой пищи.

Относящийся к этому подсемейству Dryopithecus, живший 11,5-9 миллионов лет назад, может считаться наряду с африканским Kenyopithecus одним из ранних представителей семейства Hominidae. От современных человекообразных обезьян они отличаются строением конечностей и челюсти.

Эти ранние гоминоиды объединяются в семейство Proconsulidae, которое существовало 22-15 миллионов лет назад и, возможно, явилось предком человекообразных обезьян и человека.

1. Dryopithecus имел широкие, низкие резцы, длинные нижние клыки и короткие примитивные коренные зубы. Существовало два вида дриопитеков, представители одного из них были крупнее, чем другого. Время - средний и поздний миоцен. Место - Европа.

2. Proconsul, к этому виду относились некоторые крупные ранние гоминоиды, превышавшие по размерам низших обезьян, своим несколько выступавшим вперед лицом они были похожи на шимпанзе.

3. Limnopithecus был маленьким и больше напоминал гиббонов, чем другие проконсулиды. Время - ранний и средний миоцен. Место - Восточная Африка.

4. Rangwapithecus имел длинные верхние коренные зубы, коронки которых были сильно изборождены гребнями. Размеры - различные. Время - ранний и средний миоцен. Место - Восточная Африка.

К подсемейству гоминид, которое называется Ponginae, относятся предки единственной современной крупной азиатской человекообразной обезьяны - орангутана . Ponginae, возможно, появились в Африке, но распространились в Европе и Азии и существовали примерно от 17 до 1 миллиона лет назад. Большинство из них были меньше человека, но некоторые доисторические понгины превосходили самцов горилл.

Ископаемые находки, среди которых имеются редуцированные (уменьшенные в размерах) резцы и крупные коренные зубы, покрытые толстым слоем эмали, говорят о том, что эти животные обитали в более открытой местности, чем дриопитецины, и питались более сухой и грубой пищей. Это, вероятно, явилось следствием приспособления к условиям обитания в открытой лесистой местности, которая сменила дождевые леса в тех районах, где в позднем миоцене сократилось количество атмосферных осадков.

Гипотеза о человекообразной обезьяне, которая вела наземный образ жизни, наряду с предполагаемым сходством зубов, челюстей и строения черепа с человеческими, привела многих специалистов к выводу о том, что ходил на двух ногах, пользовался орудиями труда и являлся прямым предшественником той эволюционной линии, от которой произошел человек. Скептики не согласны с этой точкой зрения, хотя один специалист и отождествил, назвав его человекообразной обезьяной, от которой шел путь к человеку.

1. Sivapithecus был похож лицом на орангутана, костями ступни - на шимпанзе и мог вращать запястьями. Он, возможно, лазал по деревьям, мог висеть на ветках и ходил на четвереньках. Размеры - примерно, как у орангутана. Время - около 15-9 миллионов лет назад. Место - Европа и Южная Азия.

2. Ramapithecus, как. предполагают, являлся уменьшенным вариантом Sivapithecus, но у него были укороченная впалая лицевая часть и более мелкие, несколько плоские зубы со сравнительно большей поверхностью кусания, чем у человека и крупных человекообразных обезьян. Причем эти зубы сидели в глубокой челюсти, которая была короче и острее, чем у человека, крупных человекообразных обезьян и Dryopithecinae. Масса - около 14 кг. Время - 15-7 миллионов лет назад. Место - Европа и Азия.

3. Gigantopithecus, последняя и самая крупная в своей группе огромная человекообразная обезьяна со впалым коротким лицом, мощными челюстями. довольно маленькими клыками, которыми она пользовалась, как и коренными зубами, для растирания пищи, и с очень большими молярами. Высота - до 3 м. Время - 10-1 миллион лет назад. Место - Азия, от Пакистана до Южного Китая.

Australopithecus afarensis ("южная обезьяна из Афара"), первый известный нам "обезьяночеловек", вероятно, произошел от какого-либо позднего дриопитецина около 4 миллионов лет назад. Он получил свое имя по находкам в так называемом Северном Афарском треугольнике в Эфиопии, но ископаемые остатки афарского австралопитека были также обнаружены в Омо (Эфиопия) и в Лаэтоли (Танзания) - местонахождении древнейших известных отпечатков человеческих следов.

На рисунке рядом с современным человеком показан австралопитек из Афара - самый маленький из австралопитеков. Он, вероятно, имел темную кожу и был покрыт волосами. Самцы были крупнее самок. Рост 1 - 1,3м. Масса - около 30 кг.

Это существо было похоже на маленького, но прямостоящего шимпанзе. Некоторые специалисты считают более крупных особей самцами, а меньших самками; другие думают, что они относятся к совершенно разным видам. Встречались взрослые образцы, не превосходящие по своим размерам шестилетнюю девочку, массой всего лишь 30 кг.

Мозг их был немного больше, чем у шимпанзе, и, вероятно, еще не мог управлять речью. Лицо было таким, как у человекообразных обезьян: с низким лбом, надглазничным валиком, плоским "носом, срезанным подбородком, но выступающими вперед челюстями с массивными коренными зубами. Передние зубы имели щербины, очевидно, потому, что ими пользовались как орудиями для хватания.

Австралопитек из Афара ходил на слегка согнутых ногах, а его бедра, несколько похожие на бедра шимпанзе, и изогнутые кости пальцев рук и ног свидетельствуют о том, что он проводил много времени на деревьях и, возможно, спал высоко среди ветвей вне пределов досягаемости хищников. Самки имели значительно более близко поставленные бедра и, следовательно, более узкие родовые пути, чем у современных женщин, а поэтому они, должно быть, рожали детенышей со значительно меньшими головками и объемом мозга, чем у современных новорожденных человеческих младенцев.

Семейные группы занимались сбором растительной пищи, в которую входили жесткие, твердые или волокнистые семена и плоды. Некоторые отдельные особи, возможно, изготавливали грубые орудия из дерева и камня, чтобы отделять мясо от костей животных, убитых хищниками. Почти нет сомнения, что до того, как афарские австралопитеки вымерли 2,5 миллиона лет назад, от них прямо или косвенно произошли другие австралопитецины и наш род Homo.

Справа - скелет Люси. Этот неполный скелет австралопитека из Афара, получивший имя Люси, принадлежал двуногому существу с телом меньших размеров, с относительно меньшим мозгом и более длинными руками, чем у человека; таз был уже, чем у современной женщины. (Судя по другим находкам, кости пальцев кистей и стоп этого австралопитека были слегка изогнуты). Этот скелет был найден американскими археологами в 1974 г. на севере центральной части Эфиопии. Скелет Люси, которому 3 миллиона лет, является самым древним из известных нам скелетов гоминид.

Места обитания австралопитека из Афара

1.Гадар.
2. Средний Аваш.
3. Баринго.
4. Лаэтоли.

Australopithecus africanus ("африканская южная обезьяна") расселился на Земле приблизительно 3 миллиона лет назад и прекратил свое существование около миллиона лет до наших дней. Он, вероятно, произошел от Australopithecus afarensis, и некоторые авторы полушутя высказывают предположение, что он явился предком шимпанзе.

На этом рисунке австралопитек африканский для сравнения изображен рядом с современным человеком. Рост 1 - 1,3 м. Масса 20-40 кг.

Маленький, хрупко сложенный africanus, похожий на человекообразную обезьяну, был ростом с небольшого африканского бушмена, а весил не больше 12-летней европейской девочки. Он ходил выпрямившись, хотя мускулы его ног и отличались от наших. Руки были сравнительно длинные, а их большие и прочие пальцы, вероятно, менее умело обращались с предметами, чем это получается у нас.

Нижняя часть его лица выступает вперед, но не столь значительно, как у человекообразных обезьян. На некоторых черепах заметны следы затылочного гребня, к которому были прикреплены сильные мышцы шеи. Мозг был не больше, чем у гориллы, но слепки свидетельствуют о том, что по строению мозг несколько отличался от мозга человекообразных обезьян. По сравнительному соотношению размеров мозга и тела африканус занимает промежуточное положение между современными человекообразными обезьянами и людьми.

Ученые расходятся во мнении относительно того, какой образ жизни вел африканус. Строение зубов и челюстей позволяет думать, что этот обезьяночеловек пережевывал растительную пищу, но, возможно, также обгладывал мясо животных, убитых хищниками. Специалисты оспаривают его способность к изготовлению орудий: большинство костяных "орудий", обнаруженных около ископаемых остатков африкануса, оказались просто остатками пищи гиен или других хищников.

Некоторые авторы предполагают, что африканус - не самостоятельный вид, а попросту самки гоминид, которые должны быть отнесены к другому виду - Australopithecus robustus. Однако представители этого вида явно относятся к более позднему времени, чем большинство известных нам экземпляров африкануса.

Как считают некоторые специалисты, самой древней находкой африкануса является обломок челюсти, датируемый 5,5 миллиона лет, из Лотегама в Кении, а самый молодой экземпляр имеет возраст 700 тысяч лет. Но нельзя с полной уверенностью утверждать, что эти австралопитеки действительно относятся к виду африканус.

Australopithecus гоbustus (Австралопитек могучий), которого одно время называли парантропусом (Paranthropus - "околочеловек"), был более крупным и лучше развитым физически, нежели австралопитек африканский. Как мы уже говорили, некоторые авторы считают, что обе эти "южные обезьяны" являются соответственно самцами и самками одного и того же вида, но большинство специалистов не поддерживают это предположение.

На рисунке - компьютерная реконструкция Австралопитека могучего

Австралопитек могучий был такого же роста, как многие европейские женщины - 1,6 м, но весил меньше, чем большинство из них, - около 50 кг. По сравнению с африканусом у него был более крупный и плоский череп, вмещавший более крупный мозг - около 550 см3, и более широкое лицо.

К высокому черепному гребню были прикреплены мощные мышцы, приводившие в движение массивные челюсти. Передние зубы были такими же, как у африкануса, а коренные - более крупными.

При этом коренные зубы у большинства известных нам экземпляров обычно сильно изношены, несмотря на то, что они были покрыты толстым слоем прочной эмали. Это может свидетельствовать о том, что животные питались твердой, жесткой пищей, в частности зернами злаков.

По всей видимости, австралопитек могучий появился около 2,5 миллиона лет назад. Все останки представителей этого вида найдены в Южной Африке, в пещерах, куда их, вероятно, затащили хищные звери. Вымер этот вид около 1,5 миллиона лет назад.

От него, возможно, произошел австралопитек Бойса. А строение черепа австралопитека могучего позволяет предположить, что он был также предком гориллы.

Этот наиболее крупный и сильный из всех австралопитеков получил свое название в честь английского бизнесмена Чарльза Бойса, помогавшего финансировать палеонтологические исследования в Восточной Африке, в результате которых в 1959 г. был найден неизвестный ранее науке вид "южных обезьян".

Первоначально Australopithecus boisei именовался Zinjanthropus, что означает "восточно-африканский человек". Время его существования - от 2,5 до 1 миллиона лет назад.

Крупный австралопитек Бойса показан рядом с современным человеком. Рост 1,6-1,78 м, но мог быть и меньше. Масса 60-80 кг.

Некоторые палеоантропологи считают, что австралопитек Бойса не является самостоятельным видом, а представляет собой лишь местную разновидность австралопитека могучего. Тем не менее для него характерны многие отличительные признаки.

Судя по реконструкциям, сделанным на основании изучения ископаемых костей черепа и конечностей, некоторые экземпляры этого вида достигали роста современного человека.

Мозг у них был таких же размеров, как у австралопитека могучего, т. е. примерно втрое меньше нашего мозга. Эти существа ходили прямо. Своим мощным телосложением они напоминали гориллу. Как и у горилл, самцы были, по-видимому, значительно крупнее самок.

Подобно горилле, австралопитек Бойса имел большой череп с надглазничными валиками и центральным костным гребнем, служившим для прикрепления мощных челюстных мышц.

Но по сравнению с гориллой, гребень у австралопитека Бойса был меньше и более выдвинут вперед, лицо - более плоское, а клыки - менее развитые. Из-за огромных коренных и предкоренных зубов это животное получило прозвище "щелкунчик".

Но биомеханические исследования показывают, что эти зубы не могли оказывать сильного давления на пищу и были приспособлены для пережевывания не очень жесткого материала, например листьев.

Поскольку вместе с костями австралопитека Бойса, возраст которых составляет 1,8 миллиона лет, была найдена оббитая галька, можно предположить, что эти существа могли использовать камень в практических целях. Однако не исключено, что представители данного вида попросту пали жертвой своего современника - человека умелого, преуспевшего в применении каменных орудий.

Четыре изображения черепов A. boisei

1.Череп самца Australopithecus boisei.
а - Сагиттальный стреловидный) гребень.
б - Реконструкция нижней люсти.
2.Череп, принадлежавший, вероятно, самке, которая была значительно меньших размеров.
3. Боковой вид черепа самца.
в - Надглазничный валик.
4. Вид черепа сверху.
г - Скуловые дуги, к которым прикреплялись массивные челюстные мышцы.

Homo habilis ("человек умелый"), по общему мнению, представлял собой первый известный вид нашего рода Homo.

Человек умелый показан для сравнения рядом с современным человеком. Рост 1,2- 1,5 м. Масса - около 50 кг.

Ступня ноги и кисть руки (вверху).

Судя по найденным костям ступни и кисти, человек умелый ходил надвух ногах, а пальцы его кистей имели сильную и точную хватку.

У Homo сравнительно более крупный мозг, чем у австралопитека; таким образом, мозговая коробка была больше, а лицо меньше и менее выдвинуто вперед; коренные зубы тоже были сравнительно меньше, но резцы крупнее, и зубной ряд имел открытую форму, похожую на латинскую букву U. Руки были короче по сравнению с ногами, а форма тазовых костей позволяла как ходить на двух ногах, так и рожать детей с крупными головами.

Ростом Homo habilis был не выше 1,5 м. Его лицо имело еще архаичную форму с надглазничными валиками, плоским носом и выступающими вперед челюстями. Но голова человека умелого стала более округлой формы, чем у австралопитеков; мозг также стал крупнее, хотя и составлял все еще лишь половину нашего.

Выпуклость внутри тонкостенного черепа говорит о наличии у них центра Брока - центра речи, но гортань, возможно, еще не была способна производить столько же звуков, сколько наша гортань. Челюсти были менее массивные, чем у австралопитека; кости рук и бедер кажутся более современными, а ноги имели уже вполне современную форму.

Этот вид существовал около 2-1,5 миллиона лет назад, а возможно, и более длительное время.

Он произошел, вероятно, от Australopithecus afarensis или africanus. Но отдельные архаичные особенности его анатомии заставляют некоторых ученых причислять все ранние находки Homo habilis к австралопитекам.

Человек умелый жил в Восточной Африке и, возможно, в Южной Африке ("Telanthropus") и в Юго-Восточной Азии ("Meganthropus").

Остатки материальной культуры, найденные около костей человека умелого, позволяют думать, что эти существа занимались изготовлением каменных орудий, строили несложные укрытия, собирали растительную пищу, отрубали крупные куски мяса от туш животных, убитых хищниками,и охотились на малую, а может быть, и на достаточно крупную дичь.

От Homo habilis, вероятно, произошел Homo erectus.

Homo erectus (человек прямоходящий) имел более крупные мозг и тело, чем его вероятный предок Homo habilis, и во многих отношениях уже был похож на своего крепко сложенного непосредственного потомка - современного человека.

Человек прямоходящий показан для сравнения рядом с современным человеком. Рост 1,5- 1,8 м. Масса 40- 72,7 кг

Его череп, хотя и имел самые толстые стенки по сравнению с черепами всех прочих представителей человеческой трибы, сохранил архаические черты. Череп Homoerectus был длинным и низко посаженным, с костистой выпуклостью сзади, со скошенным лбом, толстыми надглазничными валиками, c более плоской, чем у нас, лицевой частью, с крупными выдвинутыми вперед челюстями, более массивными, чем у нас, зубами (но все-таки немного меньшими, чем у Homo habilis); подбородок отсутствовал.

Сильные мышцы сзади шеи были присоединены к заднему черепному бугру и поддерживали голову с тяжелой лицевой частью, не давая ей провисать вперед. Объем мозга составлял в среднем 880-1100 см3 (мнения специалистов расходятся), что больше, чем у человека умелого, хотя и меньше, чем у современного человека.

Некоторые взрослые особи, вероятно, достигали роста 1,8 м и весили по крайней мере столько же, сколько и мы.

Homo erectus жил от 1,6 миллиона до 200 тысяч лет назад, а возможно, и в течение более длительного периода. Появившись впервые, вероятно, в Африке, отдельные группы распространились потом в Европу, Восточную Азию (сюда относится пекинский человек, или Sinanthropus) и Юго-Восточную Азию (яванский человек, или Pithecanthropus). По всей видимости, темпы эволюции отдельных изолированных популяций были различны.

Передовая технология, включавшая применение стандартного набора орудий труда, охота на крупную дичь, пользование огнем и усовершенствование методов строительства продвинули человека прямоходящего далеко вперед по сравнению с предшествовавшими ему гоминидами, предоставив этому виду возможность существовать в новых природных и климатических условиях.

Виду Homo sapiens давали самые различные определения: разумное, политическое, пользующееся орудиями, общественное и обладающее самосознанием существо. Вооруженные высокоразвитой техникой и организованные в крупные социальные группы, мы в настоящее время используем растения и животных, преобразуем поверхность Земли для удовлетворения наших потребностей в пище, топливе, жилье и транспорте. Для защиты от себе подобных мы сейчас обладаем также оружием, способным полностью стереть с лица нашей планеты большинство видов живых организмов. И тем не менее, Человек разумный (Homo sapiens) - это самое могучее из всех живых существ - состоит из тех же химических элементов: углерода, водорода, кислорода и азота, что и любые прочие млекопитающие.

Мы отличаемся лишь тем, как эти элементы сгруппированы в химические соединения, клетки, ткани и системы органов, которые образуют организм, обладающий всесторонним сочетанием разнообразных способностей, не встречающихся более ни у одного другого живого существа.

Скачущая лошадь обгонит бегущего человека. У орла более острое зрение, чем у нас. Нашим зубам и ногтям не сравниться с клыками и когтями леопарда. И все же мы обладаем четырьмя решающими особенностями, сочетание которых присуще только нашему виду; это прямостоящий скелет, подвижные руки, способные манипулировать предметами, трехмерное цветовое зрение и уникальный по своей сложности мозг. Совокупность этих четырех свойств дает людям преимущества, превращающие их в хозяев планеты.

Прямостоящий скелет позволяет нам передвигаться, в отличие от других животных, на двух ногах, перенося вес с пятки на пальцы ноги, что превращает каждый шаг в упражнение по балансированию, требующее мгновенной координации работы мускулов спины, бедер и ног. Мы можем не только ходить, но также бегать, прыгать, плавать, нырять и взбираться на скалы и деревья. Бегуны на длинные дистанции своей выносливостью превосходят оленя.

Нагрузка передаётся через большеберцовую кость

• Точка опоры приходиться на носок

• Усилие создаётся ахиллесовым сухожилием, которое сокращая мышцы икры, поднимает пятку

Не испытывая потребности опираться на передние конечности, мы пользуемся гибкими и чуткими пальцами рук, чтобы исследовать поверхность предметов на ощупь, а также сжимать их с необходимой силой и точностью. Пользуясь по своему желанию тем или иным орудием попеременно, мы можем значительно эффективнее воздействовать на окружающую нас среду, чем любые другие млекопитающие, передние конечности которых снабжены копытами или вооружены когтями.

Смотрящие вперед и чувствительные к цвету глаза позволяют нам отчетливо фокусировать изображения, точно определять расстояние и различать не только цвет, но также форму и яркость освещения предметов. Эти способности имеются у немногих других млекопитающих. Мы можем следить за перемещением предметов, не поворачивая головы, при помощи одного лишь движения глаз. А то, что мы стоим прямо, возвышаясь над уровнем земли, позволяет нам видеть значительно дальше, чем видят другие наземные млекопитающие таких же размеров. И наконец, мозг, очень крупный относительно размеров тела, обладает великолепными способностями к обучению, логическому мышлению, управлению речью и к точной координации зрения и движений рук.

Сравнение анатомических особенностей убедительно говорит в пользу того, что тело человека - не что иное, как тело человекообразной обезьяны, специально приспособленное для хождения на двух ногах. Наши руки и плечи мало отличаются от рук и плеч шимпанзе. Однако, в отличие от человекообразных обезьян, ноги у нас длиннее рук, а таз, позвоночник, бедра, ноги, ступни и пальцы ног подверглись изменениям, которые позволили нам стоять и ходить, держа тело в вертикальном положении (Крупные человекообразные обезьяны могут стоять на двух ногах, только согнув колени, и ходить на ногах, пошатываясь из стороны в сторону.)

Приспособление ног к новой функции означало, что мы уже не могли использовать большие пальцы ног подобно большим пальцам рук. Большие пальцы на наших руках сравнительно длиннее, чем у человекообразных обезьян, и могут, согнувшись над ладонью, прикоснуться своими кончиками к кончикам других пальцев, что обеспечивает точность хватания, которая нам нужна при изготовлении и использовании орудий.

Хождение на двух ногах, более развитый интеллект и разнообразная пища - все это способствовало появлению различий черепа, мозга, челюстей и зубов у человека и обезьян.

Сравнительно с размерами тела мозг и черепная коробка человека значительно больше, чем у обезьяны; кроме того, мозг человека более высокоорганизован, а его сравнительно более крупные лобные, теменные и височные доли совместно осуществляют функции мышления, управления общественным поведением и человеческой речью.

Челюсти современного всеядного человека значительно короче и слабее, чем у человекообразных обезьян, которые придерживаются в основном вегетарианской диеты. У обезьян есть амортизирующие удары надглазничные валики и костные черепные гребни, к которым прикреплены мощные челюстные мышцы.

У человека отсутствуют толстые шейные мышцы, которые у взрослых обезьян поддерживают выступающую вперед морду.

Ряды наших зубов расположены в виде параболы, отличаясь этим от расположенных в виде латинской буквы U зубных рядов человекообразных обезьян; кроме того, клыки обезьян значительно крупнее, а коронки коренных зубов значительно выше, чем у нас. Но зато коренные зубы человека покрыты более толстым слоем эмали, что делает их более износоустойчивыми и позволяет пережевывать более твердую пищу.

Различия в строении языка и глотки у человека и шимпанзе позволяют нам издавать более разнообразные звуки, хотя как у человека, так и у шимпанзе черты лица могут принимать различные выражения.

В образе жизни обезьян-приматов также проявляется сходство между ними и человеком. Как низшие, так и человекообразные обезьяны живут социальными группами, которые подчиняются правилам, связанным с возрастом, полом и определенной иерархией. В отличие от групп других животных (скажем, птиц), группы обезьян большей частью постоянны, охватывают представителей обоих полов и ведут себя следуя не инстинктам, а приобретенным навыкам поведения.

Ближе всего к человеку в этом отношении стоят шимпанзе - умные, в высшей степени общественные животные, живущие стадами. Ядро стада состоит из групп самцов с молодыми самками, которых набирают со стороны.

Шимпанзе испытывают сильную прочную привязанность друг к другу и общаются между собой, пользуясь разнообразной мимикой, жестами, позами и звуками. Хотя у шимпанзе отсутствуют точные эквиваленты звуковой речи, они могут приветствовать и подбадривать друг друга, проявлять почтительность или агрессивность, почти как человек.

Некоторые шимпанзе изготовляют орудия; когда-то считалось, что эта способность присуща только человеку. Шимпанзе, в особенности самки, питаются термитами, пойманными при помощи веточек, заостренных так, чтобы ими можно было расковыривать ходы в термитниках. Отдельные шимпанзе высасывают воду из губок, сделанных из листьев; пользуются палками как рычагами; замахиваются дубинками на врагов. В некоторых группах самцы помогают друг другу при охоте на низших обезьян, а затем делят между собой их мясо.

Говоря кратко, шимпанзе образуют группы со сравнительно постоянным составом, обитающие в защищенных от нападения участках леса, где они собирают пищу, охотятся, размножаются, изготавливают простые орудия. Если добавить к этому хождение на двух ногах и зависимость от применения орудий, то мы сможем представить себе образ жизни тех доисторических существ, которые перешли черту, отделяющую нашего предка обезьяну от раннего человека.

Продолжение темы: Первобытные люди