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¿Qué era la vida en la Tierra hace millones de años?
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Anonim

Un fuerte aumento en el número de especies biológicas, llamado "explosión cámbrica", abrió el Fanerozoico, el eón de la "vida explícita". Sin embargo, la vida "secreta" en la época anterior también fue muy diversa, dando lugar, entre otras cosas, a formas gigantes. Descubrir los secretos de esta fauna increíblemente antigua fue posible gracias a los descubrimientos realizados en Rusia.

Los primeros rastros de criaturas multicelulares macroscópicas de cuerpo blando, que podrían atribuirse cuidadosamente al Precámbrico, se encontraron en la década de 1860 en la región de Terranova. En el siglo XX, se realizaron hallazgos importantes en Namibia y Australia. En el territorio de nuestro país, se encontraron fósiles separados en el núcleo extraído de los pozos (Ucrania, Crimea, Ural).

Se trataba de pequeñas huellas que parecían discos o pasteles, que ni siquiera se reconocían inmediatamente como huellas de seres vivos: algunos creían que estábamos hablando de huellas de procesos geológicos. El problema fue que inicialmente no fue posible determinar de manera confiable la edad de la roca, y algunos investigadores atribuyeron los hallazgos al Cámbrico, Silluriano u Ordovícico.

La certeza apareció solo en 1957, cuando las huellas de una criatura llamada charnia encontradas en Gran Bretaña estaban inequívocamente fechadas en la era Precámbrica.

Fauna de Vendian
Fauna de Vendian

Es interesante no solo el hecho mismo del descubrimiento de los restos de un gran grupo de animales precámbricos, sino también el hecho de que su apariencia y estructura resultaron ser extremadamente inusuales, como si estuvieran hablando de vida extraterrestre. Pero esta vida, llamada biota vendiana o ediacarana, se convirtió en la primera aparición masiva de organismos multicelulares en el registro fósil, habitando el océano hace más de 600 millones de años.

La historia de la ubicación más extensa y única de huellas de la fauna de Vendian comenzó en 1972, cuando el estudiante en prácticas AV Stepanov encontró varias huellas de organismos en la península de Onega en la desembocadura del río Syuzma (región de Arkhangelsk) y entregó el hallazgo a el Instituto Geológico de la ANSSSR.

Un empleado del instituto, el profesor B. M. Keller, examinó las huellas y notó su similitud con las huellas de la fauna precámbrica de Namibia. Pronto se envió una expedición a las orillas del Mar Blanco, por los arbustos de Syuzma. No fue posible encontrar nada en el sitio de los hallazgos realizados por el estudiante, sin embargo, a unos cinco kilómetros río arriba, la expedición se encontró con un afloramiento en una empinada orilla.

Se encontraron nuevas huellas en bloques de arenisca que sobresalen. Al año siguiente, en el empinado "muro" de 15 metros de los descubridores, se reemplazó una nueva expedición, que incluía a N. M. Chumakov y al autor de estas líneas.

Acostado y gateando

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Todo lo que sabemos sobre la fauna vendiana nos ha llegado en forma de finos relieves en la superficie de la piedra arenisca. Hay representaciones tanto negativas como positivas de estos seres.

Wend era el reino de la simetría de tres haces. Tribrachidium es un ejemplo clásico de tal criatura (foto de abajo). En ausencia de enemigos naturales (los representantes de la fauna de Vendian no se comían entre sí), el tribracidio yacía pacíficamente en el fondo y, para no perder las micropartículas de nutrientes traídas por la corriente desde diferentes lados, adquirió tres aberturas para la boca. Luego, a través de las tres ramas del intestino, la comida ingresó al cuerpo.

Otro tipo de animales en Vendian consistía en organismos con una estructura bilateral, sin embargo, a diferencia de los animales posteriores como los trilobites, las partes derecha e izquierda de los cuerpos de las criaturas de Vendian no tenían una simetría perfecta.

Se caracterizaron por la llamada simetría de reflexión rasante, cuando los "rayos" opuestos se colocan uno frente al otro en un patrón de "tablero de ajedrez". La foto de abajo muestra una impresión del animal Dickinsonia. En algunos organismos de este tipo, por ejemplo, en Andiva, la cefalización es claramente visible: aislamiento de la región de la cabeza, probablemente con células sensibles.

Protegido por hielo y tiza

El acantilado de la orilla del río se convirtió para nosotros en una ventana al pasado inimaginablemente lejano. Vine allí durante varios años seguidos y todos los años nos regalaba nuevos hallazgos. En la primavera, el hielo derretido arrancó de la costa nuevas losas de arena con huellas de la época vendiana. Todo esto fue la primera vez en Rusia, en tal cantidad, en tal complejidad y en tal variedad.

Parecía que después de un increíble éxito científico, era difícil esperar algo más. Sin embargo, decidimos mirar a nuestro alrededor: el Mar Blanco es grande; de repente, habrá nuevos lugares prometedores en sus costas. La elección recayó en las Montañas de Invierno, ubicadas a unos 200 km de la ruta marítima de Syuzma. Aquí, los afloramientos no eran un trozo de ribera de un río de 10-15 m de altura, sino depósitos de capas de arcilla y arenisca con un espesor aparente de unos 120 m que sobresalían a la superficie y se adentraban en las profundidades de la tierra durante otros 700 metros. metro.

La era en la que vivimos se caracteriza por un nivel inusualmente bajo del océano: una gran cantidad de agua está unida por casquetes polares. En épocas más cálidas y prolongadas, había tanta agua que no había tierra entre los actuales mares Blanco y Negro.

Saludos de los antepasados

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Una de las hipótesis más prometedoras se refiere a un animal vendiano llamado Ausia fenestrata: solo 2 huellas provienen de las costas del Mar Blanco (se encontraron dos huellas más similares en Namibia).

Fenestrata significa "fenestrado" y, efectivamente, según las estampas, la apariencia de este animal fue originalmente restaurada como una especie de bolsa, cuya superficie está salpicada de grandes agujeros. Parecía una esponja, pero el tamaño de los agujeros no era muy consistente con esta hipótesis. Más tarde, vino otro pensamiento: ¿y si la impresión no conservara la apariencia completa del animal, sino solo una parte? El saco con "ventanas" se asemejaba sorprendentemente a la cesta branquial de cordados como ascidias, pertenecientes al tipo tunicata (tunicados).

En los túnicats, la canasta está en el interior, cubierta con un caparazón a modo de túnica, que consiste en una sustancia similar a la celulosa. Las ascidias están relacionadas con lancetas: animales cordados primitivos que se encuentran en la base del árbol de todos los vertebrados, incluidos, por supuesto, los humanos.

Así, si la hipótesis sobre el parentesco de Ausia fenestrata con los tunicados es correcta, esto significa que en sedimentos de 550 Ma topamos una rama evolutiva que va de la fauna vendiana a los humanos.

Y hace 25.000 años, la llanura rusa estaba cubierta de hielo hasta la latitud de Kiev: era una masa enorme que se congelaba constantemente desde arriba. Y la corteza terrestre comenzó a doblarse bajo el peso del hielo. Cuando el hielo se fue, comenzó el proceso opuesto: como si "saltara", la corteza comenzó a hincharse hacia arriba, levantando el fondo de los antiguos océanos hacia el cielo.

Las montañas invernales, a las que llegamos, todavía están creciendo hacia arriba, levantando capas cada vez más altas de arcilla y arena que una vez se acumularon en el fondo. Y esto es lo interesante: en algunos lugares, estratos de casi un kilómetro de estos depósitos están perforados por tuberías de kimberlita, conductos a través de los cuales el magma escapó a la superficie.

Estos respiraderos están llenos de materia antigua parcialmente refundida y parcialmente alterada. Y en él, curiosamente, hay bloques de piedra caliza, que no está en el distrito. Y en los bloques, fósiles con la fauna cámbrica y ordovícica. ¿De dónde viene todo esto?

La respuesta resultó ser simple: sobre los estratos de arcilla-arena, durante millones de años, se acumularon otros sedimentos de los océanos posteriores, pero todos estos sedimentos fueron posteriormente devorados, conservando fragmentos individuales del fondo calcáreo en tuberías de kimberlita. Trozos de piedra caliza cayeron allí después de haber sido arrojados por una explosión volcánica. Habiendo destruido los sedimentos del fondo de los mares Cámbrico y Ordovícico, la naturaleza nos ha dejado al descubierto los sedimentos del océano Precámbrico.

Además, debido a que estos depósitos estuvieron cubiertos por otras rocas durante millones de años, los estratos antiguos en los que se alternan arcilla y arenisca son muy frescos: las arcillas no han perdido su elasticidad, no hay rastros de deformaciones fuertes, por lo que las Montañas de Invierno terminaron como un lugar único con huellas finas y claras de la fauna vendiana.

Ascidia y ella
Ascidia y ella

Ascidia y su "canasta"

La chatarra como herramienta de conocimiento

Cuando comenzamos a investigar la biota de Vendian (por cierto, el término "Vendian" fue propuesto en 1952 por el académico BS Sokolov), solo teníamos algunas muestras de huellas de estos misteriosos animales. Hoy, gracias a las expediciones a las Montañas de Invierno, que no se detuvieron ni siquiera en la década de 1990, se ha recogido en Rusia una colección de unas 10.000 muestras, y la prioridad en describirlas pertenece a los paleontólogos rusos.

Se trata de una colección de importancia mundial, que incluye, en particular, especímenes de esos animales, cuyas huellas también se encontraron en Terranova, los Urales, Australia y Namibia.

¿Cómo funciona la búsqueda de huellas dactilares? A la altura del acantilado sobresale una losa de piedra arenisca. No está claro si hay algo en él o no. Para averiguarlo, es necesario retirar varias toneladas de sedimento con palancas y palas y liberar una parte de la superficie de la losa. Luego, la losa se abre y se baja pieza a pieza.

Los bloques pesados de arenisca deben arrastrarse por la parte posterior. Abajo, en la orilla, se numeran y juntan fragmentos de la losa. Luego le dan la vuelta. Las impresiones, si las hay, están en el lado de la placa que estaba hacia abajo. Pero todavía no se pueden ver, ya que la piedra arenisca está cubierta de arcilla.

Ahora debe lavar la arcilla con un cepillo y agua con mucho cuidado y encontrar las impresiones deseadas. Los hallazgos deben fotografiarse a los rayos del sol poniente, para que el relieve se vea mejor con poca luz. Ya a partir de este cuento, queda claro que la extracción de muestras es un trabajo físicamente duro. Pero las duras condiciones de las expediciones compensan la loca emoción de los descubridores que tuvieron la oportunidad de mirar la misteriosa página de la historia de la vida en la Tierra.

Cañón
Cañón

En un mundo de no obviedad

Los paleontólogos que trabajan con la fauna fanerozoica a menudo tratan con fósiles reales: conchas, conchas, dientes, huesos, huevos fosilizados. La fauna vendiana nació antes de la era de la biomineralización activa inherente al Cámbrico.

La mayoría de estas extrañas criaturas no tenían esqueletos, ni caparazones duros, ni caparazones duros. Sus cuerpos eran blandos, a menudo parecidos a medusas, y pocas especies tenían un escudo dorsal delgado como el papel o una vaina quitinosa tubular.

Por tanto, lo único que tratan los especialistas en fauna vendiana son los relieves en la arena cementada, que alguna vez envolvió el cuerpo gelatinoso, que desapareció casi sin dejar rastro. De ahí la increíble dificultad para interpretar estas pistas. A continuación se muestran algunos ejemplos.

Uno de los tipos característicos de impresiones son los denominados discos de púas radiales. Inicialmente, se interpretaron como rastros de organismos parecidos a medusas, que recibieron los nombres correspondientes como "cyclomedusa". Se asumió que estas medusas no nadaban libremente, sino que se sentaban constantemente en el fondo (como algunas especies modernas).

Esta interpretación se impuso hasta que cerca de los discos se empezaron a encontrar huellas de unas criaturas parecidas a una pluma, tras lo cual se dibujó una imagen completamente diferente: "cyclomedusa" son solo huellas de los llamados discos de apego. El organismo se desarrolló de la siguiente manera: la larva se hundió hasta el fondo, su base creció, que gradualmente se cubrió de arena.

Y ya desde la base crecía un tallo con ramas laterales, con la ayuda de las cuales se alimentaba el animal. Cuando la criatura murió, la huella del disco permaneció más a menudo que la huella del tallo, aunque esta última podría alcanzar tamaños ciclópeos para la fauna primitiva: hasta 3 m de altura con un diámetro de disco de aproximadamente 1 m.

Medusa
Medusa

Otro ejemplo de libro de texto es Dickinsonia. Las huellas dejadas por esta criatura se asemejan a las hojas de plantas veteadas. ¿Entonces tal vez esta es la planta? ¿O un hongo? ¿O algo mas? Si se trata de un animal, ¿dónde se abre la boca y dónde está el anal? El autor de estas líneas defendió la hipótesis de que estamos hablando de un representante de la fauna, pero durante unas dos décadas tuve que resistir el malentendido por parte de muchos compañeros.

Uno de mis principales argumentos se reducía al hecho de que la huella, que solemos tomar por el rastro de todo el animal, en realidad está formada solo por una capa delgada, similar al papel, a través de la cual los elementos de la estructura interna "brillan a través de ". Al mismo tiempo, hay varias impresiones, que muestran claramente que algo así como un halo, similar a una huella de tejido blando, se extiende más allá de la zona estriada.

Sin embargo, fue posible probar finalmente que Dickinsonia pertenece a los animales solo cuando se encontraron y estudiaron los rastros de rastreo de estas criaturas. Las huellas del vientre en movimiento son más borrosas. Si al final del camino murió la Dickinsonia, el rastro del caparazón es completamente diferente: claro. Así, este es un animal: se movía de forma independiente, aparentemente absorbiendo comida del fondo en forma de bacterias por la superficie de su abdomen.

Rarezas fractales y de simetría

Uno de los primeros especímenes de la fauna de Vendia descritos por científicos nacionales fue Vendia. La huella se encontró en un núcleo de un pozo en la región de Arkhangelsk. El animal tenía una estructura corporal bilateral, de dos caras, con evidente segmentación, lo que permitió incluso llamar a esta criatura "trilobites desnudos" (los verdaderos trilobites aparecieron, como se sabe, en el Cámbrico).

Pero incluso entonces, B. M. Keller notó que las partes izquierda y derecha de los segmentos no están opuestas entre sí, sino, por así decirlo, en un patrón de tablero de ajedrez. Este fenómeno, que llamé "simetría de reflexión de pastoreo", resultó ser muy común entre los animales de Vendian, lo cual es otro misterio, ya que no se observa nada de ese tipo en el Cámbrico.

Aparentemente, una simetría tan extraña de criaturas bilaterales está asociada con algunas peculiaridades del crecimiento y desarrollo del organismo; tal vez hubo un llamado crecimiento en espiral, característico, por ejemplo, de las plantas y que consiste en la división alterna de uno u otro grupo. de células.

En los rankomorfos, organismos parecidos a plumas del tipo cyclomedusa (se discutieron anteriormente), no solo se observa la simetría del reflejo de un vistazo, sino también la fractalidad de la estructura. Los tubos se extienden desde el tallo principal, que luego se ramifican de la misma manera, y las nuevas ramas se ramifican nuevamente.

Fauna de Vendian
Fauna de Vendian

Charnia es una de las formas más conocidas de la fauna vendiana. Pertenece a los llamados organismos parecidos a plumas y es, muy probablemente, un animal que llevó un estilo de vida apegado. Charnia, así como algunas otras formas similares, se parecía en su apariencia a arbustos de helecho que crecían en el fondo del mar.

La ramificación de las vasijas que se extiende desde el tallo principal tiene una estructura fractal, que es uno de los rasgos característicos de la fauna vendiana. También había criaturas tubulares en Vendian, de manera similar "agarrándose" al fondo.

Además de las criaturas bilaterales con simetría de reflexión deslizante, en Vendian se observan organismos interesantes con simetría de tres haces, lo que también es atípico para las épocas posteriores. Estos incluyen, por ejemplo, el tribraquidium, cuya impresión se asemeja a una esvástica de tres rayos inscrita en un círculo (lo más probable es que sean rastros de los canales del sistema digestivo que conducen a las tres aberturas de la boca).

Esto también incluye a los ventogirus, que son criaturas ovoides con un complejo sistema de cavidades internas basado en tres cámaras.

Frío para los gigantes

Cuantos más datos sobre la diversidad de la fauna de Vendia nos aporta el registro fósil, más aguda es la cuestión del lugar de la biota de Vendia en el árbol evolutivo.¿Quiénes fueron los antepasados de esta asombrosa vida acuática? ¿Puedes encontrar sus descendientes entre los animales de las épocas posteriores?

Evidentemente, los organismos vendianos no fueron los primeros animales multicelulares. En el Parque Nacional Glacial de Montana (EE. UU.) Y en Australia, se han encontrado cadenas de huellas de criaturas multicelulares que vivieron hace 1600-1200 millones de años. Se cree que las huellas, que parecen un collar de pequeñas cuentas, son de un animal marino colonial del tipo pólipo hidroide.

Esta vida es mil millones de años más antigua que la de Vendian, pero … todavía no se han encontrado otros rastros de organismos multicelulares anteriores a Vendian, especialmente formas ancestrales. Esto hace pensar que, quizás, la aparición de la multicelularidad en los animales no fue un salto evolutivo de una sola vez, sino algún tipo de estrategia. Por ejemplo, incluso hoy en día existen algunos protozoos flagelados, que viven como organismos unicelulares separados o se agrupan en colonias que actúan como un solo organismo. Si la esponja se frota en las células individuales en un tamiz, las células pueden volver a unirse.

Incluso se llevaron a cabo experimentos durante los cuales, cuando los parámetros del entorno (temperatura, salinidad) cambiaron, las células del embrión de un organismo multicelular se desintegraron, volviéndose unicelulares. Por lo tanto, es posible que no exista un linaje continuo de organismos multicelulares desde las "cuentas" de Montana a la fauna de Vendian, pero pueden existir generaciones de formas unicelulares entre ellos.

El gigantismo vendiano probablemente encuentra su explicación en las especiales condiciones naturales de ese entorno y esa época. El caso es que las localidades más ricas de esta fauna se encuentran donde los carbonatos no se han acumulado en el fondo. Y esta es una propiedad de las cuencas de agua fría: es en ellas donde los sedimentos principales son limos, arcilla y arena.

El agua fría contiene más oxígeno, se mezcla constantemente, sacando los nutrientes orgánicos del fondo. Los animales vendianos no se comían entre sí, absorbían micropartículas del agua o del fondo, lo que les proporcionaba una larga vida y la capacidad de desarrollarse en grandes formas.

Sin embargo, lo más probable es que fue el calentamiento del planeta y la reducción del número de mares fríos lo que provocó la extinción de la fauna vendiana. En el Cámbrico, vemos una vida completamente diferente, en particular, adaptada a vivir en agua con un contenido de oxígeno más bajo. Pero el proceso de biomineralización comenzó de forma activa y los animales empezaron a adquirir esqueletos, caparazones y caparazones fuertes.

La pregunta de si hay descendientes de la fauna de Vendia entre los animales del Cámbrico hoy debe responderse positivamente, aunque sigue siendo objeto de acaloradas discusiones científicas. En particular, encontramos estos descendientes entre moluscos, artrópodos, celentéreos. Hay muchas clases extintas de animales que vivían en el Cámbrico pero tienen raíces en Vendian.

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