EXCALIBUR

PIKAIA

šCu 3,5 miliarde de ani în urmă, Pământul s-a răcit, astfel că, datorită erupţiilor de gaze fierbinţi din interior, a devenit posibilă formarea primei atmosfere lipsite de oxigen. Erupţiile neîncetate de gaz şi aburi au format, de asemenea, şi prima peliculă de apă de suprafaţă.

O dată cu formarea primelor suprafeţe de uscat a început era paleozoică (paleozoic: viaţa străveche), care a fost formată din mai multe perioade: precambrian, cambrian, ordovician, silurian, devonian, carbonifer şi permian.

La începutul precambrianului, au început să se formeze primele suprafeţe de uscat, cam de dimensiunea unor insule, probabil prin înălţarea, deasupra apei, a rocilor mai uşoare, de siliciu. A fost nevoie de aproape un miliard de ani pentru ca insulele să se ciocnească între ele, apoi să se contopească unele cu altele şi să formeze mari suprafeţe de uscat. În acea perioadă îndepărtată de timp au început să se formeze două mari continente: Gondwana de nord şi Gondwana de sud – ultima cuprindea şi o porţiune numită de savanţi Laurentia. Cele două supercontinete s-au format complet în urmă cu aproape 620 de milioane de ani. (15)

Savanţii care au formulat, de-a lungul celui de-al doilea val, teoria evoluţiei globului terestru, au ajuns la aceste concluzii în urma studierii fosilelor. Disciplina ce se ocupă cu studiul fosilelor, dar şi cu studiul erelor geologice ale pământului poartă numele de paleontologie.

În concepţia paleontologilor, fosilele s-au format de-a lungul a multe milioane de ani. Procesul de fosilizare a presupus îngroparea sub straturi suprapuse de noroi şi de pământ, denumite sedimente, a resturilor de plante şi de animale. Datorită înfiltrării apei, care conţine diferite minerale dizolvante, resturile fosilizate s-au cristalizat în rocă. De-a lungul timpului, straturile ce conţin fosile au fost presate de straturile de deasupra, transformându-se în roci. Astfel s-au format rocile sedimentare, iar fosilele au fost menţinute intacte sau aproape intacte o lungă perioadă de timp.

Datorită faptului că cele mai simple fosile au fost descoperite în straturile cele mai adânci ale pământului, iar cele mai complexe în straturile cele mai apropiate de suprafaţă, paleontologii au tras concluzia că, o dată cu trecerea milioanelor de ani, plantele şi animalele s-au transformat treptat, ceea ce a dus la apariţia unor vietăţi din ce în ce mai complexe.

Acest proces de la simplu la complex este denumit evoluţie. Începând cu Charles Darwin şi a sa primă lucrare intitulată The origin of species by means or natural selections, or the preservation of favoured races in the struggle for life – Originea speciilor prin selecţie naturală sau păstrarea raselor favorizate în lupta pentru existenţă -, apărută în 1859, fosilele au fost studiate exclusiv din perspectiva evoluţionistă, perspectivă care specifica faptul fundamental că toate fiinţele vii sunt într-o continuă evoluţie, iar selecţia naturală este factorul principal al evoluţiei. După cum explica chiar Charles Darwin în lucrarea citată, toate schimbările evolutive sunt rezultatul unor legităţi naturale, iar evoluţia nu poate avea ca motor principal decât selecţia naturală, astfel încât numai organismul cel mai apt şi mai bine înzestrat a fost capabil de a supravieţui şi evolua. (10)

Pentru a explica modul în care se produce evoluţia, Charles Darwin şi urmaşii săi au definitivat o metodologie prin care se poate înţelege istoria naturii şi felul în care a decurs evoluţia. Astfel, pentru a înţelege felul în care un animal s-a transformat în alt animal, mai apt şi mai evoluat, ei au împărţit animalele şi vegetalele în grupe, în regnuri şi în specii. Toţi membrii unei grupe au elemente comune. Cu cât au mai multe elemente în comun, cu atât animalele sau plantele sunt mai înrudite. Cea mai mare grupă poartă numele de regn. Astfel, toate vegetalele formează regnul vegetal, după cum toate animalele formează regnul animal. Cea mai mică grupă este denumită specie. Criteriul de selecţie al speciilor este înrudirea. De exemplu, toate animalele care au coloană vertebrală formează vertebratele, toate animalele acoperite cu păr şi care îşi hrănesc puii cu lapte sunt mamifere, toate animalele care se hrănesc cu carne sunt carnivore etc.

Cele mai vechi fragmente de fosile din perioada precambriană au fost descoperite în rocile sedimentare de pe fundul oceanelor. Aceste fosile sunt, de fapt, bacterii extremofile. Printre cele mai vechi fosile de acest gen trebuie evidenţiate algele verzi-albăstrui, lipsite de nucleu celular, care sunt capabile să supravieţuiască în condiţii neprielnice: în apă fiartă, în gheaţă etc. Aceste bacterii erau anaerobe – puteau supravieţui fără oxigen. De altfel, în acea perioadă de timp, oxigenul încă nu se formase, atmosfera pământului fiind formată din nitrogen şi dioxid de carbon.

Paleontologii sunt de părere că, spre mijlocul precambrianului, deci cu aproximativ 3 miliarde de ani în urmă, bacteriile şi algele marine s-au adunat în imense colonii. În timp, coloniile de bacterii şi de alge marine au format concervate moleculare, ca nişte covoraşe, pe fundul mărilor. Atunci când erau acoperite cu diverse sedimente, coloniile de bacterii şi alge migrau de pe fundul mărilor în sus, spre lumină. Astfel, de-a lungul unei lungi perioade de timp, s-au format movile de stromatoliţi (structuri bacteriene lamelare, vizibile cu ochiul liber), ce semănau de la depărtare cu nişte tufişuri. Stromatoliţii s-au format prin fotosintetizarea algelor verzui ce formau acele covoraşe pe fundul mării.

La sfârşitul perioadei precambriene, pământul se înfăţişa ca o întindere nesfârşită de roci aride şi sedimente, incapabilă să susţină organisme dotate cu viaţă. În schimb, în adâncurile oceanului planetar se desfăşura o intensă activitate în jurul “tufişurilor” de stromatoliţi. Eroii acestei activităţi au fost primele organisme ceva mai mari, denumite ediacarane, care aveau o înfăţişare asemănătoare viermilor şi meduzelor. Ediacaranele nu pot fi considerate nici plante, nici animale, deşi unii savanţi le includ în categoria animalelor nevertebrate pluricelulare, din care mai fac parte viermii şi meduzele. Aceste organisme, ale căror fosile au fost descoperite pentru prima oară în Australia, nu aveau cochilii, fiind foarte moi.

Abia în a doua perioadă a paleozoicului, denumită cambriană (Cambria este numele latinesc al Ţării Galilor; denumirea de cambrian a fost dată de profestorul englez Adam Sedgwick, care a studiat mai multe straturi maritime din acea regiune), aparent fără o cauză manifestă, a avut loc o veritabilă explozie a vieţii. Astfel, după lunga perioadă stearpă a precambrianului care a durat aproape 3 miliarde de ani, au apărut ca la un semnal mici animale marine de tipul trilobiţilor şi branhipodelor. (11)

Ulterior, de-a lungul altor milioane de ani, din trilobiţi şi branhipode, prin transformări repetate, au apărut animale ceva mai complexe de tipul scoicilor şi melcilor, cu cochilii sub formă de tuburi conice. Această diversificare bruscă a vieţii pare să fi avut loc pe fondul încălzirii globale a climei, precum şi a indundării unor mari porţiuni de uscat. Pe toată perioada cambrianului, vegetaţia marină a fost formată în mare parte din plante de mare pluricelulare – alge brune, verzi şi roşii -, în timp ce trilobiţii şi branhipodele au continuat să se înmulţească şi să se divesifice.

Toată această faună a supravieţiut zeci de milioane de ani la aproximativ 7,5 metri de fundul mărilor. Acum aproximativ 520 de milioane de ani, pe la mijlocul cambrianului, această faună destul de variată s-a stins, datorită, după câte se pare, nivelului fluctuant al apelor. Nu au supravieţuit decât vietăţile cele mai puternice, care s-au transformat în aşa fel încât să facă faţă condiţiilor vitrege: unele specii de branhipode, de artropode (vietăţi cu picioare articulate şi cu exoschelet) şi de trilobiţi, care deja îşi formaseră corpuri din ce în ce mai bine protejate de cochilii groase sau de ţepi. Aceste vietăţi “de succes” dobândiseră un fel de excrescenţe ce pot fi considerate drept guri, cu care muşcau prada sau chiar o înghiţeau. Tot în această perioadă pare să fi apărut prima vietate ce prezenta caracteristicile unei coloane vertebrale pe cale de formare. Această vietate de forma unei râme cu corpul turtit, a fost denumită pikaia de către palentologi. Savanţii cred că pikaia a fost strămoşul tuturor animalelor vertebrate, inclusiv al oamenilor. Pikaia era un vierme turtit lateral, de aproximativ 5 cm, cu două tentacule ca de melc la cap. Totuşi, capul pikaiei nu era prea clar definit, deşi analiza anatomică a fosilei a determinat faptul că dezvoltarea capului a rezultat din forma alungită a corpului. Totuşi, pikaia avea gură. Ulterior, în jurul gurii s-au format structuri senzoriale pentru vedere, simţul tactil şi pentru miros. Se pare că informaţiile senzoriale erau prelucrate de o protuberanţă a măduvei spinării, care juca rolul creierului.

A treia perioadă a paleozoicului, denumită ordoviciană, a reprezentat un punct de răscruce în evoluţia vieţii marine: pe fondul creşterii nivelului apelor, prin transformări succesive, au apărut primele vertebrate fără fălci, asemănătoare peştilor de astăzi.

După o altă lungă perioadă de timp (este vorba despre sute de mii de ani; perioada ordoviciană a durat peste 75 milioane de ani), mările au început să fie populate de felurite crustacee, corali rugionoşi, trilobiţi şi melci, care căutau hrana. Ulterior, după o altă perioadă îndelungată de timp, prin alte transformări succesive, au apăut primele vertebrate cu fălci şi dinţi asemănătoare rechinilor. (15)

Cu aproape 450 milioane de ani în urmă, cam la mijlocul perioadei ordoviciene, s-a produs o mare premieră: un animal din categoria artropozilor (asemănător miriapozilor) a ieşit din apa mării şi s-a deplasat pe uscat. Animalul respectiv, a cărui aventură revoluţionară a rămas întipărită într-un strat de argilă din nordul Angliei, avea corpul segmentat şi nenumărate picioruşe articulate. Acest animal pare a se fi deplasat din mare într-un lac cu apă dulce, situat probabil la doar câţiva metri depărtare. Şi, pentru a-l parafraza pe astronautul Neil Armstrong, primul om despre care se spune că a pus piciorul pe solul lunar, se poate admite că acel miriapod a făcut un pas mic pentru el, dar mare pentru evoluţie. Deşi drumul miriapodului a fost destul de scurt, întâlnirea cu atmosfera de uscat pare să fi fost extrem de promiţătoare, din moment ce urmaşii săi au ales, câteva milioane de ani mai târziu, uscatul drept habitat definitiv.

Perioada ordoviciană s-a încheiat prin răcirea climei, concomitent cu dispariţia unei mari părţi a florei şi faunei. Apoi a început perioada siluriană, în care au apărut primele animale de uscat. Perioada siluriană, a patra perioadă a erei geologice a paleozoicului, a durat 20 de milioane de ani.

În perioada siluriană, atunci când clima s-a reîncălzit, plantele şi animalele nervertebrate s-au stabilit cu mai mult avânt pe uscat. Stabilirea pe uscat a principalelor animale s-a datorat în bună măsură formării unor mari continente: Gondwana (în sud), Laurentia, Baltica şi Avalonia (în nord). Noul mediu al pământului din perioada siluriană era format din mări puţin adânci şi din golfuri care asigurau “nişe” propice vieţii. În aceste mări călduţe şi lacuri, peştii fără dinţi au prosperat şi au crescut ceva mai mari decât strămoşii lor. Din aceştia, printr-un proces evolutiv, s-au format alte specii de peştii cu dinţi, de forma unor ţipari, cu ţepi distinctivi aşezaţi în faţa aripioarelor. La rândul lor, plantele s-au diversificat într-un ritm susţinut, permiţând formarea oxigenului, capabil să susţină viaţa. Prima plantă vasculară, generatoare a lanţului trofic, a fost planta denumită cooksonia, care prezenta o tulpină întărită şi canale pentru conducerea apei şi hranei.

În primele perioade ale paleozoicului, plantele primitive produceau celule mici, denumite spori, din care creşteau noi plante; ulterior, unele plante, precum feriga, au început să producă seminţe, ceea ce a permis înmulţirea plantelor pe uscat. A urmat apoi perioada devoniană, care a durat aproape 60 de milioane de ani.

În perioada devoniană, denumită adesea “era peştilor”, vechile continente din nord, Laurentia, Avalonia şi Baltica s-au unit, dând naştere unui imens lanţ muntos, iar continentul sudic, Gondwana s-a deplasat spre nord. Datorită climei blânde, s-au format nenumărate lacuri de apă dulce, dar şi nenumărate râuri şi fluvii, care şerpuiau pe porţiuni imense, străbătând continentele. Apele continentale s-au populat rapid cu peşti prădători de toate mărimile şi formele – se pare că unii dintre ei atingeau şase metri – , care au început să se hrănească cu peştii lipsiţi de dinţi şi cu celelalte animale marine. Periodic, datorită evaporărilor masive de apă, au apărut depozite de săruri minerale, care, fiind oxidate de aer, s-au înroşit – precum cele din Old Red Sandstone (Marea Britanie).

În perioada devonianului, o parte din animalele ce populau mările au evoluat în direcţia vertebratelor, părăsind mediul acvatic pentru a locui uscatul. Printre aceştia se numără peştii din categoria dipneuste, care se pare că respirau aer, sau tetrapodul amfibian denumit ichthyostega, un fel de salamandră despre care savanţii au presupus iniţial că avea membre şi o cutie toracică. În cele din urmă, în urma unor studii mai aprofundate, s-a dovedit că presupusele membre erau de fapt aripioare ce ajutau la înot, iar în cutia toracică nu se aflau plămâni, ci branhii.

Oricum, nu s-a descoperit încă vreo fosilă de tetrapod care să se fi pretat, din punct de vedere anatomic, atât vieţii de uscat, cât şi celei de apă – veriga lipsă, atât de căutată în ultimii de 150 de ani -, şi care să se certifice faptul că tetrapozii şi peştii au devenit amfibii.

Savanţii au tras aprioric concluzia că transformarea aripioarelor în picioare s-a produs lent la una din numeroasele specii de tetrapode, în timp ce coloana vertebrală şi sistemul osos au suferit un proces de adaptare capabil să le permită susţinerea trupului în cazul mersului la suprafaţa pământului.

Perioada carboniferă, penultima a erei paleozoice, a fost caracterizată prin modificări ale poziţiei continentelor care s-au deplasat lent. Clima a oscilat de la răciri accentuate la încălziri bruşte. Datorită răcirilor bruşte de climă s-au format marii gheţari, iar datorită încălzirilor, umiditatea a prilejuit formarea unor imense păduri şi mlaştini (care, devenite fosile, au produs cărbunele actual; carbonifer însemnând chiar producător de cărbune). Cei mai importanţi contribuabili la formarea marilor zăcăminte de cărbune actuale au fost ferigile (pteridospermele), pedicuţele şi plantele cu seminţe (gymnospermele).

Deşi naturii i-a trebuit douăzeci de milioane de ani (carboniferul a început acum 320 de milioane de ani şi s-a încheiat acum 290 milioane de ani) pentru a produce imensul depozit de cărbune, oamenilor moderni le-au fost necesari doar 300 de ani pentru a-l arde aproape în totalitate.

Ca urmare a formării pădurilor, prin procesul de fotosinteză, a crescut concentraţia de oxigen, iar aerul a devenit respirabil. Dacă în perioada devoniană, concentraţia de oxigen era de 15%, în perioada carboniferă concentraţia de oxigen a crescut la 35%. În aceste condiţii, printre ferigi şi plante cu seminţe, s-au înmulţit animalele precum tetrapodele, reptilele amfibiene, insectele, scorpionii şi păienjenii cu picioarele lungi. Unele dintre aceste animale se hrăneau doar cu vegetaţie aflată în stare de putreziciune, dar majoritatea se mâncau între ei. Cel mai puternic supravieţuia.

În ultima perioadă a paleozoicului, prin unirea Laurenţiei cu Gondwana s-a format supercontinentul Pangeea (pan: tot, întreg / geea: pământ; Geea era zeiţa pământului la vechii greci); concomitent a avut loc modificarea climei, ceea ce a dus la topirea imenşilor gheţari din regiunile polare. În nordul Pangeei, clima era mai caldă şi mai uscată, iar în sud a devenit mai rece şi mai umedă. Imensele păduri din carbonifer au dispărut treptat, mările puţin adânci s-au evaporat, lăsând depozite imense de săruri minerale. În locul pădurilor a apărut o vegetaţie de plante purtătoare de seminţe.