Тема 5. Зміни біорізноманіття протягом мезозойської ери

Тема 5. Зміни біорізноманіття протягом мезозойської ери 1. Тріасовий період. 2. Юрський період. 3. Крейдовий період.

МЕЗОЗОЙСЬКА ЕРА (мезозой) – середній етап фанерозою (250 -65 млн. років тому). Провідними типами мезозойської флори були різноманітні голонасінні рослини. Протягом цієї ери у водних і наземних біотах панували костисті риби , плазуни та комахи. За цей час з'явилося багато родин покритонасінних , різні групи плазунів ( динозаврів) , зубаті та справжні птахи, сумчасті та плацентарні ссавці. Мезозой ділять на 3 періоди: тріасовий , юрський і крейдовий.

Тріасовий період (тріас) – тривав 47 млн. рр. , закінчився 203 млн. р. тому. У цьому періоді продовжував існувати суперконтинент Пангея з гірським ландшафтом , яка близько 225 млн. р. тому розпалася на два суперконтиненти: північний – Лавразію (з майбутніми Північною Америкою і Євразією) і південний – Гондвану. Кінець середнього тріасу - 240 млн. років тому

Південний суперпалеоматерик Гондвана Складався з майбутніх Африки, Південної Америки, Австралії, Антарктиди, а також Індостану і Мадагаскару).

Середина пізнього тріасу - 220 млн. років тому Єдиний океан Панталаса розділився новоутвореними суперконтинентами на Тихий океан и океан Тетіс, що відділяв теперішні Європу і Північну Азію від Африки, Індостану та Індокитаю. Тетіс проіснував від тріасу до кайнозою (близько 6 -7 млн. р. тому). Його реліктами є Середземне, Чорне, Азовське, Каспійське і Аральське моря. Відбувався активний процес гороутворення – кімерійський орогенез.

С У Х О Д І Л Т Р І А С У Кліматичні умови суходолу тріасу нагадували попередній аридний (посушливий) пермський період. Тут панували хвойні ліси з папоротями ( близько 400 видів ) , проте насінні папороті поступово вимирають. З тріасу відомі перші прямі предки птахів ( протоавіс ). Починають переважати різні групи голонасінних, саговникові, гінкгоподібні і хвойні.

Амфібії тріасу Склеротакс - ранньотріасовий лабіринтодонт Мастодонзавр - гигантський середньотріасовий лабіринтодонт

С У Х О Д І Л Т Р І А С У Потепління клімату викликає висихання багатьох внутрішніх морів. В тих морях, що залишилися, зростає рівень солоності. Відбувається зменшення кліматичної зональності і згладжування температурних різниць.

Близько 225 млн. років тому виникла група рептилій , яких назвали текодонтами. Спочатку це були тварини, трохи схожі на крокодилів. Вони вели водний спосіб життя і плавали за допомогою могутнього хвоста, загрібаючи при цьому задніми ногами, що були набагато більші передніх. Коли ранні текодонти вийшли з води на сушу, їхні сильні задні ноги швидко пристосувалися до ходьби по твердій землі. Велику частину часу вони пересувалися по суші на чотирьох ногах. Однак у них була здатність перетворюватися у справжніх "спринтерів". Для цього текодонти відхилялися назад, спирались на свої стрімко розвинуті задні кінцівки, і спрямовувалися вперед на двох ногах, балансуючи на бігу довгим хвостом. За наступні 20 млн. років текодонти розвинулися в перших на Землі динозаврів.

Ранній тріас: плеврамейї, текодонт хіротеріум з групи псевдозухій

Вперше з'явилися 2 ряди наземних плазунів – динозаврів, які існували протягом 160 млн. років до кінця мезозойської ери. Описують близько 500 родів і 1 тис. видів динозаврів. Серед них були рослиноїдні і хижаки, наземні, водяні і повітряні. Довжина тіла у найбільших сягала 30 м, висота – 13 м, вага – 90 тонн, хоч примітивні форми були невеликими, іноді лише до 50 -60 см завдовжки. Динозаври вважаються холоднокровними тваринами, проте найновіші дослідження виявили наявність у них інтенсивного метаболізму і широких адаптацій до умов середовища, що дозволяло їм снувати на всіх континентах. Найдавніші динозаври пересувалися на задніх ногах, розмножувалися яйцями. Пізніше динозаври, серед яких брахіозаври, бронтозаври та ін. , вторинно пристосувалися до ходіння на 4 ногах. В Україні їхні рештки знайдені в Криму, у Вінницькій та Тернопільській областях.

Один із перших динозаврів – целофіс ( 3 м завдовжки, вагою 20 кг). Відкритий в 1881 р. в США. Швидконогий целофіс полював на невеликих динозаврів, інших дрібних рептилій та комах. Мабуть могли полювати групами. Всередині скелетів цел офісів із Нью-Мексіко були знайден скелети їхніх дитинчат. Схоже, що целофіси пожирали власних потомків, коли не вистачало здобичі.

Прокомпсогнатус - (середній тріас) Тероподи (220 млн. років тому) - найпоширеніші наземні хижаки мезозою Знайдений у Німеччині найменший динозавр тріасу (довжина - 1, 2 м, зріст - 30 см, вага – 1 -2, 5 кг), харчувався комахами і дрібними ссавцями Синтарзус (пізній тріас – рання юра) – вперше знайдений у 1972 р. в Зімбабве

Оселедець атлантичний У тріасі виникли кісткові ри би (Teleostei), які включають близько 20 тис. сучасних видів. Вони розповсюджені в усіх водах Світового океану, не виключаючи навіть струмків. Костисті риби мешкають практично у всіх шарах гідросфери, заселяючи як прісні, так і солоні водойми, в тому числі й великі глибини. Деякі види, як наприклад лососеві, здатні протягом життя переходити з морів у прісні водойми і навпаки. Струмкова форель

Устриця (Ostrea lurida) – древній рід, добре відомий по викопним решткам (у т. ч. на Високому Замку у Львові).

Головоногі молюски - викопні амоніти

Головоногі молюски - гігантські кальмари

Іхтіозаври – гігантські живородні хижі плазуни (до 12 м завдовжки)

Плезіозаври - бочкоподібні морські рептилії до 16 м завдовжки з двома парами широких ласт, якими вони гребли у воді, як веслами. Вперше зявилися в морях тріасу, розквіт і вимирання - у крейді.

В теплих прибережних водах мор ів Європи, Азії і Африки добре почувалися також плакодонти – ряд молюскоїдних і ракоїдних тварин, серед яких були тюленеподібні, ящіркоподібні та черепахоподібні.

Птерозавр рамфоринх – вага – 75 кг, розмах крил до 8 м. Птерозаври представлені більш ніж 100 видами, рештки яких є в морських, лагунових і озерних відкладах майже в усьому світі. Мали порожнисті кістки. Існували від пізнього тріасу до пізньої крейди.

Ящірки (Lacertilia) – найтиповіший ряд із підкласу лепідозаврів (сучасні ящірки нараховують 3, 2 тис. видів. В Україні 3 родини - ящіркові, веретінницеві та геконові ). Гекон Безнога ящірка - веретінниця Живородяча ящірка

Крокодили у мезозої населяли моря, а нині є мешканцями прісних водойм. Налічують 20 сучасних видів, серед них американський кайман, гавіал, китайський і місісіпський алігатори тощо. Нільський крокодил (довжина до 8 м)

Тріас ознаменувався появою перших представників класу ссавців ( Mammalia ), для яких характерні постійна температура тіла, наявність молочних залоз і сосків, народжування живих дитинчат, значного розміру півкулі головного мозку. Шкіра зазвичай з волосяним покривом. Сучасних і вимерлих ссавців ділять на 3 підкласи: однопрохідні ( або яйцекладні) , сумчасті і плацентарні. У складі світової теріофауни відомо близько 3, 5 тис. видів, з них 129 в Україні.

Підклас однопрохідні (першозвірі (Prototheria), клоачні, яйцекладні ссавці) – перші ссавці, існують, починаючи з раннього тріасу. Качконіс Єхидна

З тріасу відомі всі сучасні і кілька викопних рядів комах. Сітчастокрилі протягом всього періоду збільшували видове різноманіття. У ранньому тріасі не було наземних жуків, хоч пермі вони були широко в розповсюджені. У середньому тріасі дістають свого розквіту напівтвердокрилі , водні форми твердокрилих , бабки і одноденки. У пізньому тріасі з'являється один із останніх великих рядів комах - двокрилі , також перетинчастокрилі. Достовірно відомо, що наприкінці тріасу існували прямокрилі. В цей час вимерла одна з восьми родин бабок. На межі тріасу і юри, синхронно з великим морським вимиранням, відбувається і зменшення різноманіття комах, хоч основні зміни їх складу відбулися раніше, ще у пізньому тріасі. Розпад Пангеї наприкінці тріасу супроводжувся загальним потеплінням клімату і спричинив вимирання багатьох первісних земноводних, звірозубих плазунів та інших груп.

Границя тріасу і юри - (200 млн. років тому) Юрський період (юра) тривав 68 млн. років, закінчився 135 млн. років тому. Близько 180 млн. років тому Пангея знову розкололася на Гондвану і північний континент Лавразію , які розділив океан Тетіс. Зледенінь тоді ще не було, але клімат чітко ділився на холодні, помірні і тропічні пояси.

Ліси юри Загалом, юра відзначалася м’яким, помірним кліматом. У цей час існували низинні континенти з багатьма мілководними морями, а в лісах суходолу були поширені голонасінні рослини. Крім того, навколо була безліч грибів. У водоймах почали поширюватися діатомові водорості.

Теплий і вологий кліма т сприяв розквіту рослинного світу. На узбережжі росли араукарії, туї, саговники. Папороті і хвощі утворювали підлісок. У ранній юрі на всій території північної півкулі рослинність була досить одноманітною. Але вже починаючи із середньої юри, можна визначити два рослинних пояси: північний, в якому переважали гінкго і трав ' яні папороті , і південний з пальмоподібним беннетитами , саговниковими , араукаріями , деревовидн папоротями. Характерними папоротями юрського періоду були матонії , що збереглися донині на Малайському архіпелазі. Хвощі і плауни майже не відрізнялися від сучасних. Місце вимерлих насінних папоротей і кордаїтів зайняли саговники, що ростуть і тепер в тропічних лісах. Значно поширені були також гінкгові. Їхнє листя зверталося до сонця ребром і нагадували величезні віяла. Від Північної Америки і Нової Зеландії до Азії і Європи росли густі ліси хвойних рослин - араукарії і беннетити. З'являються перші кипарисові і, можливо, ялинові. До представників юрських хвойних належить також секвойя - сучасна гігантська каліфорнійська сосна.

Голонасінні рослини мезозойської ери Беннетити Араукарія Саговники Кипарис

Юра – 150 млн. років тому Гондвана розкололася на дві частини, одна з яких включала Африку і Південну Америку, інша – Австралію, Антарктиду і півострів Індостан.

Наземні тварини північної півкулі вже не могли вільно переміщатися з одного материка на інший, однак вони як і раніше безперешкодно поширювалися по всьому південному надматерику. Суходіл опанували динозаври, найбільші з яких – завроподи (до 36 м, вагою до 130 тонн). Бронтозавр (18 м завдовжки, вага 20 тонн) Стегозавр (10 м завдовжки, Диплодок пластини до 1 м) (30 м завдовжки, вага 70 тонн)

Птеродактиль (до 11, 5 м у розмаху крил)

В юрі з'явилися ряди комах, близькі до сучасних – двокрилі (Diptera) і лускокрилі , або метелики ( Lepidoptera ). Двокрилі об'єднують близько 100 тис. видів, з яких понад 4 тис. в Україні. Сюди належать к омарі , москіти, мошки, мокрецеві, ґедзеві та ін. , так званий гнус. Вони завдають шкоди тваринам і людині як кровососи й переносники та збудники малярії, туляремії, енцефаліту, сибірки тощо. Деякі види двокрилих, наприклад тахіни , застосовують у біологічному методі боротьби зі шкідливими комахами. Лускокрилих , або метеликів , відомо понад 150 тис. видів, поширених на усіх материках, крім Антарктиди, у т. ч. 6 -8 тис. в Україні.

Хвостаті амфібії Часничниця Квакша Кумка червоночерева Трав'яна жаба Саламандра і тритони Безхвості амфібії Сіра ропуха

Juramaia sinensis (мама юрського періоду з Китаю) - прапрабабуся сучасних плацентарних ссавців Землерийка юрського періоду, яка жила в одному середовищі з динозаврами, рятуючись від них на деревах. Згідно з аналізом ДНК, невеликий звір існував близько 160 млн. років тому.

Останнім часом на території Китаю виявлені рештки двох раніше невідомих видів теплокровних істот з роду хараміїд ( Haramiyida ) , пристосованих до життя на деревах. Тепер вони конкурують за звання найдавнішого предка сучасних ссавців. Тварини мали шерсть, а структура нижньої щелепи і кісток вуха не відрізнялася від аналогічних частин тіла ссавців. Цей факт може означати, що наші предки з'явилися на Землі в середині юрського періоду приблизно 215 млн. років тому, на 40 -50 млн. років раніше, ніж вважалося раніше. Ссавці вели хижацький спосіб життя, що мало вирішальне значення у боротьбі за існування.

Пізня юра

Наприкінці юри з'явилися перші справжні птахи (Aves), які близькі за будовою, походженням, способом розмноження до плазунів. Загалом клас птахи ділять на 2 підкласи – стародавні і сучасні , а останній з них на: плаваючі (або пінгвіни ), бігаючі (або безкільові ) і літаючі (або справжні птахи). У світі відомо близько 8, 6 тис. видів, з яких 416 в орнітофауні України, з них 265 регулярно гніздяться на її території. Викопні рештки справжніх віялохвостих птахів відомі, починаючи з пізньої юри. До недавнього часу першим птахом вважали археоптерикса (Archaeopteryx lithographica). Перші п'ять особин, знайдених у юрських сланцях Баварії в Німеччині, мають розміри голуба або сороки. Шостий, знайдений там археоптерикс, сягає розмірів домашньої гуски. На сьогодні відомі викопні рештки 10 скелетів.

Археоптерикс У археоптерикса були позублені щелепи без дзьоба, невеликі крила з трьома вільними пальцями, що мали кігті, довгий хвіст. Він міг планерувати й перепурхувати на невеликі відстані.

За юрського періоду великі простори материків зазнали опускання. Море вкрило величезні простори суходолу як у північній, так і у південній півкулях, причому на території України тільки Український кристалічний щит та Донецький кряж були в цей час вище від рівня моря. В морях юри відбувався розквіт головоногих молюсків – амонітів та белемнітів , а також плазунів і комах. Крокодили стали водяними тваринами, освоїли солоні водойми. Плезіозаври та іхтіозаври досягли свого розквіту.

Головоногі молюски - каракатиці

Ряд скати (350 сучасних видів) Гігантський скат – манта (6 -7 м у розмаху, вага до 2, 5 тонн) Скат шипуватий Скат хвостокол (або морська лисиця) (або морський кіт)

Крейдовий період (крейда) – останній період мезозойської ери, тривав 70 млн. років, закінчився 65 млн. років тому. Повсюдно встановився тропічний або субтропічний клімат. Похолодання на Землі настало тільки наприкінці крейдового періоду.

На межі юрського і крейдового періодів з'явилися покритонасінні , або квіткові ( Anthophyta ) рослини – відділ вищих рослин у групі насінних рослин , які дуже швидко розповсюдилися на поверхні Землі і вже до початку пізньої крейди зайняли панівне місце в рослинному світі. Покритонасінні – найбільш високоорганізована і наймолодша група, як у хронологічному, так і у філогенетичному відношенні. Описано близько 250 тис. видів квіткових рослин, у той час як всіх інших рослин, разом узятих, - 500 тис. видів.

Іноді у викопних рештках зберігаються навіть м'які тканини живих організмів, наприклад квітки. Викопний квітковий бутон, який знайшли в скам'янілому крейдовому мулі у Швеції. При житті він мав усього лише 2 мм у довжину і 1 мм у поперек.

Середина ранньої крейди – 120 млн. років тому Досягли розквіту морські найпростіші – планктонові форамініфери – з'явилося 48 нових родів. Теплі моря другої половини крейдового періоду були переповнені одноклітинними водоростями ( кокколітофоридами ) , що покривалися дрібненькими карбонатними черепашками форамініфер, з яких утворився на дні моря білий мул. Потім він ущільнився і перетворився у поклади крейди.

Початок пізньої крейди – 90 млн. років тому В усьому Світовому океані кісткові риби зайняли панівне положення. У крейдовому періоді вимерли іхтіозаври , їхню нішу захопили мозозаври (родичі сучасних ящірок, з величезними крокодилоподібними тілами і ластами замість кінцівок).

Пізня крейда – 70 -80 млн. років тому Протягом крейдового періоду на планеті продовжувався "великий розкол" материків. Величезні масиви суші, що утворювали Лавразію і Гондвану , поступово розпадалися на частини. Південна Америка й Африка віддалялися один від одного, і Атлантичний океан ставав все ширшим і ширшим. Африка , Індія й Австралія також почали розходитися в різні сторони, і на півдні від екватора в підсумку утворилися гігантські острови. Велика частина території сучасної Європи знаходилася тоді під водою.

Розвиток покритонасінних послужив потужним стимулом еволюції комах, птахів і ссавців. З'явилися перші сумчасті ссавці ( Marsupialia ). Їм властиве народжування живих, але не повністю сформованих малят, яких самиця доношує у черевній сумці. У крейдовому періоді з'явилися комахи-запилювачі ( бджоли , денні метелики , справжні мухи ), 9 нових родин динозаврів (близько 120 видів, серед яких тиранозавр , ігуанодон , трицератопс тощо). Від ящероподібних предків розвилися справжні змії.

Тиранозавр-рекс – висота 6 м, довжина 14 м, вага 8 тонн, зуби 30 см Трицератопс - рогатий, рослиноїдний динозавр (довжина тіла 11 м)

З'явилися і деякі нові види морських птахів, яких представляли зубаті птахи – іхтіорніси (маленькі пташки, розміром близько 25 см, зовні схожі на сучасних мартинів, перші з усіх птахів обзавелися дійсною грудиною), та гесперорніси, схожі на великих гагар.

Представники біоти крейдового періоду: 1 – скелет губки, 2 – панцир морського їжака, 3, 5 – черепашки амонітів, 6, 7 – ростри белемнітів, 8, 9 – черепашки черевоногих молюсків, 10 – мозозавр , 11 – тиранозавр, 12 – ігуанодон, 13 – трицератопс, 14 – протоцератопс, 15 – іхтіорніс, 16 – гесперорніс

Серед справжніх птахів у цей час існували представники одного з найдавніших родів птахів – амбіортус ( Ambiortus – той, що одночасно сидить на двох стільцях). Вперше він був знайдений Є. М. Курочкіним наприкінці минулого століття в горах Монголії у ранньокрейдових відкладах, віком 130 -110 млн. років. Власне амбіортуса , а не археоптерикса , є підстави вважати однією з перехідних форм між стародавніми віялохвостими , які почали формуватися на межі тріасу і юри, та сучасними птахами.

Птахи крейди співіснували з іншими літаючими хребетними – птерозаврами , серед яких птеранодон із штату Техас (один з видів птеродактиля) сягав 12 м у розмаху крил і важив 100 кг. Вони живилися рибою та дрібними плазунами й ссавцями. Конкурентами у птеродактилів були віялохвості птахи, що досягли двометрової довжини.

Серед плацентарних вперше з'явилися комахоїдні , кажани, примати-напівмавпи та кілька вимерлих рядів. Комахоїдні – це найдавніший ряд у підкласі плацентарних , які нині в Україні об'єднують 14 аборигенних видів з 3 родин: їжакових , кротових і мідицевих.

Ряд кажани ( Chiroptera , рукокрилі , летючі миші ) – високоспеціалізовані до польоту тварини. Походять від комахоїдних , з якими їх зближує низка архаїчних ознак. У складі хіроптерофауни України – 26 видів з 2 родин: гладеньконосі та підковоносі.

Крейда

Архелон ( Archelon ischyros) - гігантська морська черепаха крейдового періоду. Найбільша з відомих черепах. Загальна довжина до 4, 6 м, вага понад 2, 2 тонн. Передні ла сти дуже великі, крилоподібні, служили основним органом пересування. Розмах ластів досягав 5 м. Довжина черепа до 70 см. Великий зігнутий клюв, як у хижого птаха.

Кінець крейди – 65 млн. років тому 70 -80 млн. років тому з Гондвани остаточно виділилися всі сучасні материки. Роз’єдналися Африка і Південна Америка. Рух материків, що відкололися від Гондвани і зіткнення їх з частинами Лавразії призвело до активного гороутворення. Результатом тиску Африки на Європу стали Альпи, а зіткнення Індії і Азії створило Гімалаї.

Наприкінці крейдового періоду клімат став прохолодніший, саме тоді почали складатися кліматичні зони сучасного типу. Головними рослинами на суші стали квіткові. Ліси складали дерева майже сучасного типу. Проте трави ще не з'явилися. Наприкінці крейди вимерли багато груп голонасінних , іхтіозаврів , залишки динозаврів (5 родин), птерозаври (але вціліли птахи). Зникли амоніти , більшість брахіопод , практично всі белемніти , значна частина планктонових форамініфер , близько 2/3 видів комах. У вцілілих групах біоти вимерло від 30 до 50% видів. Вимирання динозаврів проходило поступово протягом мільйонів років. Скорочення рядів і видів відбувалось в різних областях земної кулі і з різною швидкістю. До кінця крейдового періоду ще залишалося 40 родів. Причинами вимирання динозаврів могли бути різні: нестача їжі, радіаційний фон, похолодання, епідемії хвороб, зміни в кліматі і в рослинному світі та поява запеклих ворогів – хижих та витривалих до кліматичних умов ссавців, які поїдали у великій кількості яйця динозаврів.

Астероїдна теорія вимирання крейдової біоти Гірські породи, що сформувалися наприкінці крейдового періоду, можуть служити непрямим підтвердженням " астероїдної " теорії загибелі динозаврів. У них утримується тонкий шар іридію, хімічного елемента, досить рідкого на Землі, але при цьому типового для астероїдів. Подібний астероїд повинний був бути величезним - щонайменше 10 км у діаметрі - і важити не менш 4 млн. т. Будь-яке тіло таких величезних розмірів, урізавшись у Землю, залишило б на її поверхні кратер мінімум 100 км в діаметрі.

До самого недавнього часу нічого схожого на такий кратер на нашій планеті не було виявлено. І от у 1992 р. Девід Крілл і Вільям Бойнтон з університету в штаті Арізона , США, відкрили на п-ві Юкатан у Мексиці гігантський підземний кратер, віком 65 млн. років і діаметром 180 км. Вибух астероїда спричинив цунамі , заввишки 50 -100 м, хмари а пилу та диму на довгий час закрили Землю від Сонця. Значне похолодання та темрява призвели до зникнення більшості видів мезозойських тварин і рослин. З хребетних тварин цю катастрофу змогли пережити лише дрібні види, а від колишнього величезного різноманіття динозаврів збереглися лише їхні нащадки - птахи.