Что нужно для жизни на суше ?

Когда в осадочных породах верхнедевонских озер и рек в гренландии были найдены окаменелые остатки первого тетрапода (четвероногого существа), ученые сначала подумали, что это животное — амфибия, наподобие саламандры, способная выползать из воды и ходить по суше. Это существо, названное ихтиостегой, сочетало конечности и грудную клетку, в которой могли разместиться легкие, со многими признаки рыб. Казалось, ихтиостега заполняет собой эволюционный разрыв между рыбами и сухопутными животными.

Однако с тех пор первоначальная теория была пересмотрена. Конечности ихтиостеги и ее современницы — акантостеги — лучше приспособлены к плаванию, чем к ходьбе. Кроме того, у этих животных сохранились жабры, и они могли дышать как воздухом, так и водой. Эти существа постепенно готовились к окончательному, самому трудному переходу из воды на сушу.

Чтобы выжить, наземным позвоночным предстояло решить множество проблем. Вытащите рыбу из воды, и она вскоре погибнет. Она будет трепыхаться на одном месте, не продвигаясь вперед. Будет хватать воздух ртом, но не сумеет добыть из него кислород. Без воды ее жабры сожмутся. На воздухе она ничего не услышит, а когда глаза высохнут, то и ослепнет. Кожа потеряет влагу. Сухопутным животным надо было научится двигаться. Почти у всех из них для этой цели развились ноги. Первые наземные существа, ордовикские членистоногие, похожие на многоножек, унаследовали от своих водных предков множество пар суставчатых конечностей, но позвоночным пришлось извлекать пользу из совсем другого эволюционного наследства. Из парных плавников развились суставчатые мускулистые ноги, достаточно сильные для того, чтобы приподнять тело и перемещать его по земле.

Главным способом передвижения у рыб являются волнообразные боковые движения тела при плавании. На суше этот способ действует достаточно эффективно, что наглядно демонстрируют змеи, однако тело при этом не отрывается от земли. Многие сухопутные позвоночные, например, ящерицы, нашли компромиссное решение — они по-прежнему волнообразно изгибают тело, однако приподнимают его над землей на ногах. При таком способе передвижения возникает дополнительная нагрузка на спинной хребет, поэтому скелеты наземных позвоночных стали более крепкими и гибкими. Этот эволюционный процесс занял очень много времени.

ИЛИСТЫЙ ПРЫГУН

Илистый прыгун — это современная костная рыба, которая может выходить из воды. Она приподнимает тело на длинных, костистых грудных плавниках и, извиваясь, ползет вперед по суше. Однако тело ее должно все время оставаться влажным, поэтому она не может надолго покидать воду.

ПРЕДКИ ЧЕТВЕРОНОГИХ

Так от каких же животных произошли акантостега иихтиостега? Исследователи установили, что самыми анатомически близкими родственниками четвероногих и их самыми вероятными предшественниками являются пандерихтииды — группа рыб с парными мускулистыми плавниками. Сам пандерихт, найденный в отложениях конца девонского периода в Лоде, Латвия, представляет собой удивительное существо. Он имел парные плавники, похожие на конечности четвероногих, — они располагались у переднего и заднего конца туловища. Его череп был почти неотличим от черепа первых четвероногих -голова плоская, глаза близко поставлены, рот очень велик. Ребра тоже присоединялись к спинному хребтутакже, как у четвероногих. Когда были впервые найдены остатки одного из пандерихтиидов — элпистостеги, ученые сначала приняли ее за четвероногое животное.

ИСКОПАЕМАЯ АКАНТОСТЕГА

Разобравшись в перепутанных скелетных остатках этого древнего четвероногого, ученые пересмотрели прежние взгляды на то, каким образом шло приспособление позвоночных животных к жизни на суше. Эти остатки, найденные высоко на склоне далекой горы в Арктической Гренландии, были похоронены глубоко в слоях твердых осадочных пород. Понадобился долгий кропотливый труд, прежде чем они раскрыли свои тайны. Исследования показали, что акантостега имела плоский череп с глазницами, расположенными на верхней стороне головы близко друг к другу.

ОТ ПЛАВНИКОВ К НОГАМ

Чтобы позвоночные могли выйти на сушу, плавники должны были превратиться в ноги. Но не все формы плавников пригодны для превращения в конечности. У пандерихтиидов имелись две пары узких у основания плавников, и каждый плавник поддерживался одной костью, присоединенной к плечевому или тазобедренному поясу. Именно так устроены конечности у большинства четвероногих. Плечевой и тазобедренный пояса, в свою очередь, соединены с позвоночником. В противоположность этому, у современных истинных рыб плавники, поддерживаются множеством костей. Из двух типов плавников только первый был способен развиться в ноги, достаточно сильные для того, чтобы приподнять тело.