Амниоты: от крохотных рептилий до гигантских динозавров

В середине 19 века в останках гигантского древовидного папоротника была обнаружена окаменелость небольшой ящерки. Обитала ящерка в лесах каменноугольного периода 310 миллионов лет назад. Долгое время эта окаменелость оставалась без должного внимания палеонтологов. Действительно, что может быть интересного в окаменелости крохотной, непримечательной ящерки?Только спустя столетие ученые при более тщательном анализе окаменелости установили нечто невероятное. Ящерка оказалась прародителем большинства современных позвоночных животных: млекопитающих, птиц и рептилий. Уникальные особенности строения ящерки позволили её потомкам в дальнейшем захватить власть над всей планетой.

Эволюция первых амниот

380 миллионов лет назад на планете царил «болотистый» рай. В бесчисленных болотистых джунглях доминировали первые наземные позвоночные – амфибии. Конкуренция здесь была нешуточная – бой шел за каждый клочок земли. Поэтому некоторым амфибиям приходилось покидать родное болото и уходить в глубь континента. Здесь было меньше хищников и больше съедобных насекомых.Однако «вынужденные переселенцы» столкнулись с проблемой. Их желеобразные яйца быстро высыхали на воздухе. Поэтому для размножения амфибиям все равно приходилось возвращаться в водоёмы. Но 310 миллионов лет назад все изменилось. В ходе эволюции появился новый тип животных, которому вода для размножения стала не нужна. Сегодня этих существ называют амниотами.

В отличие от яиц амфибий, яйца амниот защищены от высыхания. Эмбрион спрятан внутри прочной оболочки и плавает в амниотической жидкости яйца (отсюда и название). Помните небольшую ящерку, найденную в окаменелости древнего папоротника? Ученые считают, что она и была первым амниотом. Такой вывод сделан на основании строения скелета ящерки. Он сочетает в себе одновременно признаки амфибии и рептилии.Внезапно животным стало не нужно проводить всю жизнь рядом с болотами. Началась ускоренная колонизация суши. Более того, вскоре климат на Земле стал суше и прохладнее. На смену влаголюбивым папоротникам пришли засухоустойчивые хвойные растения. Большинство болот исчезло, а многие амфибии вымерли. Началась эпоха амниот, адаптированных к сухому климату.

В конце каменноугольного периода амниоты быстро разделились на две группы: синапсид и диапсид. Сперва различия между этими двумя группами животных были незначительными. Их черепа немного отличались по строению.У синапсид за глазницей располагается одно отверстие. У диапсид за глазницей располагается два отверстия. К этим отверстиям крепятся челюстные мышцы. Наличие у черепа заглазничных отверстий – важный диагностический признак. По нему палеонтологи легко определяют ископаемых амниот.Со временем эволюционная история синапсид и диапсид расходилась все сильнее. Так как эти животные занимали одинаковые экологические ниши, между ними царила напряженная конкуренция за пищу и территорию. Далее мы проследим за судьбой каждой группы амниот отдельно.

Синапсиды

Пеликозавры

В начале пермского периода синапсиды быстро развились от крохотных ящериц до массивных рептилий. Более 70% всей фауны ранней перми составляют именно синапсиды. Самыми древними синапсидами являются пеликозавры. На спине некоторых пеликозавров вырастал огромный «парус». С его помощью рептилии улавливали солнечные лучи и накапливали тепло. Парус мог также служить для привлечения партнера.Другие пеликозавры вырастали до 5 м в длину и весили 200 кг. Среди них были первые настоящие травоядные позвоночные. Однако у всех пеликозавров сохранились некоторые примитивные черты, унаследованные от амфибий. Например, движение пеликозавру обеспечивали только задние конечности, а передние служили лишь пассивной опорой. Из-за этого передвигались пеликозавры крайне неуклюже и могли охотиться только на такую же крупную, неповоротливую добычу.

Терапсиды

270 миллионов лет назад от пеликозавров произошла новая группа животных – терапсиды. Всего через 5 миллионов лет терапсиды полностью вытеснили своих предшественников и быстро расселились по всей Пангее (единый суперконтинент древней Земли). Как им удалось так быстро занять доминирующее положение на планете?Во-первых, терапсиды двигались намного эффективнее своих предшественников. Они развили более гибкую шею, более длинный шаг и более прямую стойку.В0-вторых, у терапсид появились специализированные зубы. Впервые животные научились не просто отрывать от жертвы куски и глотать их, но также и жевать. А появление вторичного нёба позволило терапсидам жевать и дышать одновременно.

В-третьих, у некоторых терапсид могла развиться шерсть. Появление шерсти у животных – важнейший эволюционный скачок. Благодаря шерсти терапсиды сохраняли больше тепла и могли вести активный образ жизни даже в холодном климате.Последние два признака – специализированные зубы и наличие шерсти – мы обнаружим у любого современного млекопитающего. Однако терапсиды, как и все рептилии, откладывали яйца. По этой причине терапсид называют «промежуточным звеном» между рептилиями и настоящими млекопитающими.В конце пермского периода доминирование синапсид подошло к концу. Ужасный катаклизм, и последовавшее за ним массовое вымирание чуть было полностью не уничтожило всех терапсид. Выжить удалось только небольшой группе потомков этих животных – цинодонтам.

Цинодонты

Цинодонты не были самыми большими или самыми быстрыми животными своей эпохи. Но именно эти качества помогли им пережить ужасный катаклизм.Цинодонты вели активный образ жизни и прятались в тени других гигантских синапсид. Кроме того, цинодонты научились рыть норы. Небольшие размеры, скрытность и умение сооружать убежища – полезные навыки для выживания во время массового вымирания.К началу триасового периода из всех синапсид выжили только цинодонты. Освободившиеся экологические ниши быстро заняли диапсиды. Последующие десятки миллионов лет потомки цинодонтов оставались в тени гигантских динозавров. Однако эти потомки не просто выжили, но и дали начало всем современным млекопитающим, включая и людей.

Диапсиды

Синапсиды доминировали весь пермский период. А в качестве мелкой закуски для них выступали различные ящерицы – диапсиды. Большинство диапсид того времени – это крохотные, скрытные животные. Катаклизм в конце пермского периода уничтожил почти всех крупных хищников. Теперь диапсиды могли не опасаться быть съеденными в любой момент.После катаклизма диапсиды начали быстро эволюционировать и разделились на множество групп. Одними из первых появились настоящие ящерицы и черепахи. Их облик не сильно изменился за последние 200 миллионов лет. Власть в морях захватили ихтиозавры и плезиозавры. А на суше власть захватывали небольшие двуногие ящерицы – прародители всех динозавров, птерозавров, крокодилов и птиц.

Ихтиозавры и плезиозавры

Катастрофа пермского периода уничтожила более 90% всех морских животных. Это ускорило эволюцию новых морских хищников – ихтиозавров. Ихтиозавры неспроста похожи на современных дельфинов. Такая «торпедообразная» форма тела и наличие плавников обеспечивают наилучшую маневренность в воде. Ихтиозавры приспособились к поеданию закованных в броню моллюсков и различной крупной рыбы. Удивительно, но ихтиозавры не откладывали яйца. Вместо этого у них было развито живорождение. Плезиозавры – ещё одна группа древних морских диапсид. Эти гигантские хищники достигали 20 метров в длину. Причем, половина длины тела приходилась на шею. Плезиозавры охотились на любую крупную добычу, в том числе и на ихтиозавров.

Динозавры

Когда мы говорим о древних рептилиях, то в первую очередь представляем гигантских динозавров. Эволюционная история динозавров началась в триасовом периоде. Предки динозавров были небольшими, юркими животными. К тому же, им приходилось постоянно конкурировать с синапсидами за ресурсы. Как же динозаврам удалось выйти победителями из этой эволюционной гонки?Ключ к успеху – скорость и подвижность. Пока синапсиды неуклюже бегали на четырех лапах, первые динозавры освоили прямое хождение. При беге они опирались только на задние конечности, а длинный хвост служил в качестве стабилизатора. Для быстрого бега требуется больше энергии. Поэтому у первых динозавров развилась эффективная дыхательная система. Больше вдыхаемого кислорода – больше энергии для бега.

К середине триасового периода динозавры разделились на множество групп. Некоторые остались быстрыми двуногими хищниками. Другие выросли до невероятных размеров. Чтобы выдержать огромный вес, некоторые динозавры вернулись к хождению на четырех конечностях. Ученые до сих пор точно не знают, почему динозавры стали такими огромными. Возможно, постоянная эволюционная гонка «хищник-жертва» подтолкнула динозавров к гигантизму.В итоге динозавры стали самыми успешными из всех наземных позвоночных, когда-либо живших на планете. Эпоха динозавров продлится 150 миллионов лет и охватит всю мезозойскую эру. Строго говоря, динозавры живы и сегодня. Все современные птицы являются прямыми потомками динозавров.

Птерозавры

Птерозавры – близкие родственники динозавров. Это первые позвоночные животные, освоившие полет.История птерозавров началась 230 миллионов лет назад. Согласно одной из гипотез, предки птерозавров жили в пустыне. Эти ящеры были размером с ладонь, а их строение напоминало современных тушканчиков. Как и тушканчики, предки птерозавров прыгали по раскаленному песку. А чем выше прыгаешь, тем вероятнее ты поймаешь насекомое. Совершать более высокие прыжки помогала кожистая перепонка. Она была натянута вдоль всего тела. С течением времени перепонка расширялась и укреплялась, постепенно эволюционировав в настоящее крыло. За миллионы лет прыгающие пустынные ящеры превратились в десятиметровых летающих птерозавров.