Текст книги "Летающие жирафы, мамонты-блондины, карликовые коровы... От палеонтологических реконструкций к предсказаниям будущего Земли"

Автор книги: Андрей Журавлёв

сообщить о нарушении

Текущая страница: 4 (всего у книги 14 страниц)

Интересно, что у морских черепах верхняя часть панциря полностью редуцировалась, как у кожистой, а стоило их потомкам вернуться на берег, панцирь «отрос» заново. По панцирным наслоениям можно представить, что и предки современной кожистой черепахи сначала жили на суше, потом освоили морскую стихию, где им, наверное, не понравилось, и они вернулись на берег, но там оказалось еще хуже. И они окончательно выбрали жизнь в море.

Черепахи живут на земле и в воде. Вот только взлететь они не смогли…

2. Сто попыток взлететь до братьев Райт и Можайского

Чайка благородных кровей

23 июня 2014 года. Битый час мы шагаем в направлении Северного полюса. Преодолено огромное расстояние… километр или чуть больше. До полюса осталось 2150 километров. По счастью, нам туда не надо. То, ради чего мы забрались в тундру на северо-востоке Якутии, находится гораздо ближе: метрах в сорока. Но под ударами снежных зарядов, перемежающихся обжигающими вспышками незаходящего солнца, по пояс в талой воде, на бугристой ледяной поверхности разница между десятками метров и тысячами километров перестает ощущаться. И, сжалившись, наша цель сама взлетает навстречу: в небольшом опрокинутом ярко-голубом колодце, в глубине облаков на миг возникает бело-розовое видение, вспыхивающее особенно ярко в луче наведенной на него световой пушки – солнце в очередной раз пробило темень туч…

23 июня 1823 года такое же видение над островком Иглулик, расположенным на той же широте 70°, что и мы ровно 191 год спустя, но по другую сторону от Северного полюса, наблюдал Джеймс Кларк Росс, гардемарин флота Его Величества. Будущий контр-адмирал, первооткрыватель северного магнитного полюса и обширных площадей Антарктиды забрался в поисках Северо-Западного прохода – кратчайшего пути из Атлантического океана в Тихий – в узкий, загроможденный льдами пролив, называемый ныне именем бомбардирских кораблей «Фьюри» и «Хекла», один из которых шел под командованием Росса. Новый вид птицы получил имя чайки Росса, или розовой чайки…

Она действительно розовая и, облетая нас, позволяет рассмотреть себя со всех сторон: белая с розовым отливом головка, нежно-розовая грудка и яркое брюшко. Все это дополняется сизым оперением спинки и крыльев, блестящими карминовыми лапками, красно-желтыми бусинками глаз, изящным черным клювиком и тонким ожерельем на шее, тоже черным. По-якутски эту птицу называют «чэке», что значит «красивая» или «хорошенькая», если речь идет о девушке, но это и игра слов – звукоподражание чаячьему крику. Цвет оперения указывает на некоторое отношение розовой чайки к другой прекрасной птице – фламинго. Они не родственники, но едят сходную пищу – мелких рачков. С пищей и приобретают красящие пигменты. Рачков чайка добывает, конечно, не в тундре, а в северных морях, где ее чаще всего и встречали. Без такой подпитки птица к концу гнездового периода выцветает. Теряют розовый оттенок и музейные шкурки. Неудивительно, что через несколько лет к типовым образцам, доставленным в Эдинбург Россом, стали относиться с подозрением: «А была ли чайка розовой?..» Согласно легенде, корабль Росса вмерз в лед, капитан вынужден был провести две зимовки в Арктике, и лишь когда над мачтами пролетела розовая чайка, льды расступились.

Розовая чайка атакует, защищая свое гнездо. Ресурсный резерват «Кыталык», Якутия

В 1881 году шедшая к Северному полюсу яхта «Жаннетта» под командованием Джорджа Де-Лонга была раздавлена льдами, одним из спасшихся членов экипажа оказался натуралист Реймонд Ньюкомб. С собой он взял три шкурки розовой чайки и дневник экспедиции со словами: «Вид этот самый прекрасный из всех, что я когда-либо видел». А в 1893 году парусно-моторная шхуна «Фрам» путешественника и биолога Фритьофа Нансена, стремившегося покорить полюс, застыла во льдах, но экипаж под его руководством дошел до Шпицбергена. Среди вынесенных на руках коллекций были восемь тушек розовой чайки и журнал полярного исследователя с записью от 3 августа: «…Редкий таинственный обитатель неизведанного Севера, которого видели лишь случайно и о котором никто не знает, откуда он появляется или куда исчезает, который всецело принадлежит миру, доступному лишь воображению…»

Мы потихоньку продвигаемся в ту сторону, откуда взлетела наша сопровождающая и куда она уже вернулась, присев и сложив крылья: на небольшой сфагновой кочке расположено ее гнездо – гнездо розовой чайки…

Впервые гнездовья легендарной птицы открыл мировой судья Сергей Бутурлин, в 1905 году направленный Министерством внутренних дел (в наши дни его функцию выполняет Министерство природных ресурсов и экологии) в качестве уполномоченного по снабжению продовольствием Колымского и Охотского краев. В тот год японский флот блокировал подходы к дальневосточным портам России, и правительство искало новые пути снабжения отдаленных земель. Бутурлин установил, что перебои со снабжением в большей степени являются результатом деятельности, точнее, бездеятельности местных чиновников, жадных и непрофессиональных, притесняющих коренное население – якутов, юкагиров, ламутов. Уполномоченный наблюдал не только за состоянием дел, но и за малоизученной природой тундры. Он нашел колонии розовых чаек, описал их брачные игры, птенцов, разнообразие голосовых сигналов. «Самец всячески выражает самке свою нежность, то как-то поклевывая или почесывая ей шею открытым клювом, то время от времени начинает похаживать перед ней взад и вперед, несколько выпячивая зоб, и затем с какой-то трелью или трещанием „трррр“ наклоняет совершенно переднюю половину туловища к земле (точнее, ко льду или снегу), поднимая высоко вверх заднюю половину с хвостом и сложенными крыльями, и продолжает эту пантомиму несколько секунд…» – сообщал будущий всемирно признанный ученый. В декабре того же 1905 года, пока Бутурлин пребывал в Якутии, его сенсационное открытие бурно обсуждалось на заседании Британского орнитологического клуба, а вскоре известный журнал «The Ibis», и сейчас являющийся ведущим периодическим изданием орнитологов, опубликовал его статью. В ней Бутурлин сообщал, что птица, вероятно, гнездится по всей восточносибирской тундре…

В одном из таких уголков тундры – на левобережье Нижней Индигирки, принадлежащем якутскому ресурсному резервату «Кыталык», мы сейчас и находимся. И если бы не Сергей Слепцов, орнитолог из Института биологических проблем криолитозоны СО РАН (Якутск), не видать бы нам необычной чайки. Он забрался сюда еще по снегу и льду – в конце мая – и выискал несколько гнезд. «Розовая чайка, в отличие от многих других птиц, редко гнездится на одном месте, – рассказывает Слепцов, пока мы проветриваем носки и болотники на относительно сухом бугорке, среди еще голых стволиков карликовой березки. – Потому ее так редко и находили. Сегодня она облюбовала кочку здесь, на следующий год – в трех сотнях километров западнее или восточнее или вообще не прилетела».

Наша чайка (или это уже не она? – самка и самец сидят на гнезде попеременно, а опереньем они похожи) спокойно согревает пару будущих птенцов буквально на соседней кочке, метрах в пятнадцати от нас. Она выбрала удачное место – среди болота, на нейтральной полосе между владениями двух пар стерхов, больших грозных птиц, которых боятся даже очень крупные серебристые чайки, поморники и песцы – главная угроза яйцам и птенцам в тундре. А ближайшие семьи сапсанов и мохноногих канюков устроились далеко отсюда, по другую сторону большого мерзлотного бугра – булгунняха. Еще один добровольный страж – соседка, полярная крачка. Если что, она первая взмывает в воздух, мельтешит крыльями, поднимает крик и отвлекает внимание. (Издалека этих похожих по размеру и характеру полета птиц легко можно перепутать и свернуть совсем не там; лишь приблизившись к гнезду вплотную, понимаешь, что это совсем не та кочка и зря бродил по болоту лишних два часа.) Где бы ни гнездились розовые чайки – в якутской тундре, на Аляске или в Гренландии, по соседству всегда устраиваются полярные крачки, а ведь прибывают они с зимовий из Антарктики.

Да и сама розовая птица, случись что, за себя постоит. Вот и сейчас, стоит показаться на границе ее территории серебристой чайке, самец и самка решительно бросаются на нарушительницу. Маневренная розовая пара гонит недруга, чувствительно долбя его в затылок и заставляя снижаться до самой воды. Серебристая вынуждена ретироваться, при том что масса ее – полтора килограмма против всего 140–190 граммов у розовой. Сама розовая чайка ведет себя очень благородно: в отличие от сородичей чужих яиц и птенцов не таскает. Кормится в тундре мелкой рыбешкой вроде девятииглой колюшки, застрявшей в мелеющих лужах, улитками, водными жуками и другими насекомыми, включая личинок двукрылых. Ими же выкармливает птенцов, за что ее нужно благодарить особо: когда потеплеет, эти смешно изгибающиеся в каждой луже «червячки» превратятся в совсем не смешные тучи кусачих существ, куда более грозные, чем июньские снежные тучи.

Натягивая сапог, долго прыгаю на одной ноге в попытке сохранить равновесие: болото – не бездонное, но очень уж мокрое. Чайка розовым вихрем вспархивает и, сделав разведочный круг, резко атакует, просвистев на скорости 50 километров в час у правого виска с криком, похожим на каратистское «кья». Затем начинает новый заход. И снова, и снова… В вышине появляется самец, спешащий на помощь боевой подруге. Держу у лица камеру – не столько для того, чтобы запечатлеть их пируэты, сколько затем, чтобы прикрыть лицо, и инстинктивно приседаю. Что снимает камера, не вижу, лишь жму на кнопку спуска. Только в палатке, «проявив пленку», обнаруживаю розовое существо, распластанное во весь кадр с широко разинутым клювом…

Американские бердвотчеры и таким кадрам позавидуют. Хотя и российские, и канадские орнитологи отмечают, что розовые чайки совсем нередки: только на северо-востоке Якутии их гнездится 45–50 тысяч пар. Начиная с 1970-х годов эти птицы расширяют ареал – сооружают гнезда на Таймыре, в Чаунской низменности на Чукотке, на Шпицбергене и северо-востоке и западе Гренландии, на севере Аляски и даже в континентальной Канаде (провинция Манитоба), но все это происходит там, куда добираться и накладно, и просто очень тяжело. Поэтому каждое появление заветной чайки в доступных местах, вроде Массачусетса или Небраски, вызывает перемещение сотен людей по всей Северной Америке, а фотографии расплывчатого розового пятна на горизонте с обширными комментариями размещают ведущие газеты США и Канады…

И при таком пристальном внимании к ее особе до сих пор доподлинно не известно, где розовая чайка проводит зиму. Да, более тысячи особей этого вида видели за раз на паковых льдах между Шпицбергеном и Землей Франца-Иосифа, но то были молодые, неполовозрелые чайки, и далеко не зимой. Наблюдали их в Беринговом и Охотском морях. И все равно таинственная птица отчаянных полярных путешественников продолжает хранить тайны… подобно многим другим летающим существам на Земле.

Летучие отряды

Несомненно, что все, кто вышел на сушу, рано или поздно начинал тянуться вверх, вплоть до полного отрыва от этой самой суши. К этому располагал второй океан Земли – воздушный. Сравнение атмосферы с Мировым океаном напрашивается не случайно – это довольно плотная и влажная среда, обладающая вязкостью, вполне достаточной, чтобы «поплыть» в ней, то есть взлететь. Потому и некоторые рыбы летают в воздухе, используя привычные для плавания движения, а птицы плавают под водой, будто продолжают полет.

В воздушном океане есть свой планктон – те, кто парит, используя лишь свойства самой атмосферы и естественные, циркулирующие в ней потоки (например, пыльца растений и яйца тихоходок, которые размером и шипастой поверхностью схожи с пыльцой). Есть свой нектон – активно летающие животные. И даже свой бентос – обитатели суши. Теоретически можно было бы представить, что со временем в атмосфере заведется и свой супернектопланктон, вроде китов. Таких воздушных левиафанов вполне по силам создать колониальным бактериям: представьте себе «шкуру» из цианобактерий, поглощающих энергию солнечных лучей, и «внутренности» из бактериального сообщества, выделяющего азот или водород. Поскольку любой из этих газов легче воздуха, являющегося в основном смесью кислорода и того же азота, такой «кит» парил бы в облаках и поглощал воздушный планктон, подпитывая этой пищей свои «внутренности». Появлению суперорганизмов мешает лишь главное отличие воздушного океана от водного – незначительная концентрация живого вещества, даже если брать в расчет явления, подобные массовым перелетам саранчи в поисках пищи или сезонным миграциям птиц и некоторых бабочек.

Наземный мир триасового периода (248–205 миллионов лет): одно из первых летающих позвоночных – шаровиптерикс – садится на араукарию, где расположилось примитивное трехбугорчатое мл екопитающее; внизу растут древовидный плаун циломея и саговник, среди которых затаились представители архозавров (огромный фитозавр), парарептилий (ящерицеподобный проколофон) и зверообразных рептилий (дицинодонт), а также крупные насекомые – перепончатокрылое, палочник и мезотитанида. Художник Анастасия Беседина

Среди организмов, соприкасающихся с атмосферой, взлететь попробовали практически все: растения (в виде семян и пыльцы), пауки, насекомые, головоногие моллюски, рыбы, лягушки, змеи и ящерицы, птицы и млекопитающие (летучие мыши, шерстокрылы, а также отдельные освоившие планирование грызуны, сумчатые, вымершие харамииды и триконодонты), а также несколько полностью вымерших, довольно значительных в свое время, групп заправских летунов, относящихся к рептилиям. Из всех, кто вышел и выполз на сушу, взлететь не рискнули лишь кольчатые черви да улитки. Наверное, слишком малая стартовая скорость.

Конечно, не все организмы освоили воздушную среду в равной степени. Среди современных лягушек, ящериц и змей это единичные виды, вынужденные приспособиться к жизни в кронах высоко вознесшихся тропических лесов Юго-Восточной Азии. Спускаться оттуда на землю – себе дороже. Вот и парашютируют веслоногие лягушки (Rhacophorus), растопырив пальцы с сильно развитыми плавательными перепонками и раздув тело; ящерицы летучие драконы (Draco) – с помощью широких боковых кожных складок, поддерживаемых расправленными в стороны удлиненными и свободно сочлененными ребрами; а украшенные древесные змеи (Chrysopelea), – сплющивая длиннющее тело и сильно втягивая живот между жесткими килями, образованными чешуями. Перед прыжком змея сжимается в спираль, словно пружина, а затем, распрямившись, выбрасывает себя в воздух, подобно бамбуковой стреле, пущенной из лука. Спрыгнув с высоты всего полтора метра, безногое пресмыкающееся улетает на 6,5 метра. Летучие драконы проплывают по воздуху до 30 метров, способны менять направление полета и даже охотиться на ходу.

Летучие рыбы представляются экзотикой только жителям Северной Европы и Азии. Более 60 их видов летают над поверхностью Атлантического, Индийского и Тихого океанов по всему экваториальному поясу. Самая большая – полуметровая гигантская летучая рыба (Cheilopogon pinnatibarbatus), мелочь дорастает лишь до 15 сантиметров. Наиболее примечательная черта таких летунов – развитые грудные плавники, сопоставимые по размерам с телом. Учитывая, что эти рыбы живут исключительно в самых теплых областях Мирового океана (при температуре не ниже 20 °C), можно предполагать, что без хорошего разогрева летать они не смогли бы. Влияет на полетные качества и высокая скорость движения. Ну и конечно, конструкция – значительный объем тела занимает полый плавательный пузырь; нижняя хвостовая лопасть представляет собой усиленную конструкцию (нечто вроде дополнительного винта), обтекаемое тело – «фюзеляж», а плавники – «несущие поверхности». Среди таких рыб есть не только двукрылые, но и бипланы. У них, кроме грудных «летательных» плавников, развиты брюшные. Набрав скорость 30 километров в час, рыба выскакивает на поверхность и ударами хвостовой лопасти продолжает разгон до 75 километров в час, отрывается от воды и, расправив «крылья», пребывает в воздухе до 30 секунд, преодолевая до 400 метров. Интересно, что и ловят их нередко, растягивая сети над, а не под водой. Вопреки распространенному мнению «очевидцев», плавниками рыбы не машут. Взлетают рыбы, спасаясь от хищников. И происхождение таких рыб (первые из них, неродственные современным, появились в триасовом периоде) связывают с усилившимся давлением хищников, возросшим в мезозойских морях. Навыки передвижения в водной стихии используют для полета и кальмары семейства оммастрефиды: выпрыгивая из моря и выталкивая воду через узкую воронку из мантийной полости, эти головоногие моллюски создают реактивную тягу, затем расправляют плавники и перепонки между щупальцами, словно крылья, выдавливают остатки жидкости и планируют над поверхностью. За три секунды они улетают на 25–35 метров и скрываются от преследователей – тунцов или дельфинов.

Пауки-волки и некоторые клещи – единственные среди животных, не считая человека, кто взмывает в небо с помощью дополнительных конструкций. Осенью молодь пауков образует многомиллионные скопления, и, чтобы не мешать друг другу добывать пищу после зимней спячки, в ветреную погоду они влезают на высокие травинки или ветви деревьев, распускают легкую шелковую паутинку, разжимают лапки и разлетаются на сотни километров. Многие мелкие организмы перелетают с места на место, используя транспортные средства – летающих животных. Например, вместе с мезозойскими птерозаврами в воздухе оказались удивительные проблохи: заврофтир (Saurophthirus[9]9
  От греч. σαύρα – ящерица, ящер и φθείρω – опустошать, высасывать.


[Закрыть]) и страшила (Strashila), открытые известными энтомологами Александром Пономаренко и Александром Расницыным из Палеонтологического института РАН. Проблохи приспособились не отрываться от еды во время перелетов: впивались в нежные, пронизанные многочисленными тонкими сосудами перепонки летающих ящеров и, расставив длинные лапки с цепкими коготками на кончиках, отправлялись в небо…

Планеры с грядки

Первыми воздушную среду, вероятно, освоили планктонные бактерии и одноклеточные водоросли. И сейчас они составляют довольно существенную массу летающей живности, поскольку благодаря мелким размерам поднимаются в воздух не только во время бурь и ураганов, способных вознести целые косяки рыб или стаи жаб, но и вместе с испаряющейся водой. Ведь те, кто имеет приспособления для парения в воде, готовы воспарить и в воздух…

Люди обращали внимание на подобных летунов лишь в особых случаях. Библия и средневековые летописи упоминали необычные «кровавые» дожди, льющие с неба в «знак Божьего гнева», после чего следовали расправы с еретиками и прочими неверными. Лишь в 1870 году, когда «кровавый» дождь оросил Рим, ученые воспользовались редкой возможностью рассмотреть под микроскопом, что там внутри капель. Оказалось, что каждая капля буквально нашпигована мириадами шаровидных жгутиковых водорослей, названных теперь – Haematococcus pluvialis [10]10
  От греч. αϊμα – кровь, κόκκος – зерно и лат. pluvialis – дождевой.


[Закрыть], с красным пигментом астаксантином. Правда, сама водоросль относится к зеленым, поскольку наряду с этим пигментом содержит и зеленый, являющийся у нее основным фотосинтезирующим компонентом.

Цветные дожди вполне могли пойти уже 545 миллионов лет назад, когда в морях изобиловали мелкие, менее 0,1 миллиметра в диаметре, водоросли акритархи (вероятно, древние родственники зеленых водорослей) с различными шипами и оторочками на оболочке клетки. Примерно тогда же появились очень странные организмы кохлеатины (Cochleatina), имевшие вид плотно свернутых спиралей миллиметрового размера. Вероятно, они представляли собой органы размножения водорослей. Эти эластичные пружинки могли действовать подобно катапульте, выстреливая спорами, но такое действо возымело бы смысл только на воздухе. Ныне с помощью собственной «катапульты» разбрасывают споры сфагновые мхи. У мхов споры сидят в шаровидной коробочке с крышечкой. По мере созревания коробочка усыхает, а давление находящегося в ней воздуха возрастает, достигая почти четырех атмосфер (в два раза выше, чем в покрышке автомобиля). Затем крышечка отстреливается, и сжатый воздух выталкивает споры на расстояние до двух метров. Если учесть, что размеры «орудия» не превышают миллиметра, то результат можно считать превосходным. Среди современных растений немало и других бомбардиров, стреляющих даже на 12 метров, их семена разлетаются со скоростью почти 10 метров в секунду. Но это еще не освоение воздушной среды.

Растения изобрели множество приспособлений, пригодных для долгих перемещений на огромные расстояния, такие, как летающие плодики одуванчика. Эти белые парашютики не опадают сразу по мере созревания, а дожидаются хорошего ветра, чтобы дальность полета была наибольшей. Растение буквально оценивает состояние погоды – относительную влажность воздуха, температуру и силу ветра. Парашют очень удобен и для приземления: плод всегда опускается вертикально вниз, и всхожесть семян увеличивается. Не случайно одуванчики первыми завоевывают пустоши, образующиеся в городах благодаря деятельности человека. Парашют – не единственное средство полета. Лиана занония (Zanonia) использует для распространения семян летающее крыло шириной 14–16 сантиметров. Описывая в воздухе большие круги, оно плавно и неспешно опускается на землю, но, будучи подхвачено порывом ветра, улетает далеко от материнского растения. Глядя на семя занонии, богемские изобретатели Игнац и Иго Этрих построили в 1906 году весьма удачный вариант планера для человека. А плодик-крылатка клена устроен таким образом, что, падая, вращается вокруг центра тяжести (там расположено семя) подобно лопасти вертолета. Легкого дуновения достаточно, чтобы крылатка улетела на сотню метров – расстояние, превышающее ее длину в 5000 раз.

Все рекорды по дальности полета бьет пыльца хвойных и покрытосеменных деревьев, легко преодолевая расстояния в десятки и сотни километров. Благодаря исключительно малой массе при относительно большой площади поверхности пыльца поднимается на высоту двух километров, а то и на шесть и так путешествует по нескольку дней. Даже при полном безветрии пыльца березы будет опускаться с такой высоты 66 часов: настоящий воздушный планктон. Однако и она покажется гигантом рядом с пыльцевым зерном орхидеи – полмиллиона малюток весят всего грамм. И это не предел: для того чтобы собрать тот же грамм грибных спор, их понадобится 20 миллиардов, поскольку каждая не превышает 0,005 миллиметра в поперечнике. С шестикилометровой высоты крошка снижается не менее полумесяца при полном штиле. А сколько она может «прожить» в атмосфере в ветреную погоду?

Не удивительно, что в истории наземных растений важную роль сыграли именно ветроопыляемые формы. Правда, появились они далеко не сразу. Возможно, что развитие летающей пыльцы с полыми пыльцевыми мешочками происходило параллельно в нескольких группах растений, давших древесные формы к концу девонского периода. Ветром разносимая пыльца существовала в середине каменноугольного периода у древних голосеменных – некоторых цикадопсидов и кордаитов. У кордаитов, а также первых, каменноугольных, хвойных (Walchia) были и семена-крылатки. Но те пыльца и семена еще не отличались высокими полетными характеристиками. Лишь с распространением хвойных и особенно цветковых растения по-настоящему освоили воздушную среду. Произошло это в течение мезозойской и кайнозойской эр.

Разбор полетов

Однако настоящими летунами следует считать насекомых, птиц, летучих мышей и вымерших крылоящеров. Именно благодаря окрыленности эти группы достигли огромного разнообразия, приобрели множество необычных поведенческих навыков и отвоевали значительное пространство под солнцем.

Насекомые учились летать одновременно с растениями. Именно им принадлежит первенство в создании совершенных летательных аппаратов. Уже в самом начале каменноугольного периода насекомые окрылились. Ведь первые из них – в предшествовавшем девонском периоде – были первично бескрылыми формами, подобными современным щетинохвосткам – мелким, невзрачным, похожим на шестиногих многоножек существам. Как, собственно, появились первые летчики-шестиножки, остается загадкой. Поскольку жизнь множества нынешних насекомых протекает в воде (там развиваются личинки), одно время считалось, что крылья развились из жабр или дыхательных придатков ножек, которые эти насекомые использовали, чтобы парусить вдоль поверхности или даже грести ими. Однако водная жизнь этих существ во многом вторична. Так, у всех современных стрекоз личинки растут в воде, но в каменноугольном периоде они бегали по суше. Согласно другим представлениям, древние мелкие насекомые могли использовать выросты головогрудного сегмента тела, чтобы с их помощью планировать. Однако планирующий полет вряд ли мог преобразоваться в машущий, поскольку не способствует развитию каких-либо подвижных органов. Чем и зачем насекомым нужно было махать, чтобы в конце концов взлететь?

Многие насекомые являются существами, весьма зависимыми от солнца. Им необходим внешний нагрев, чтобы утром возвратиться к жизни после ночного оцепенения. Выползая на кончик тонкой веточки, чтобы подставить тело первым лучам светила, древние насекомые могли ускорить прогрев, совершая машущие движения пластинчатыми выростами на грудном отделе. Вероятно, изначально такие телодвижения понадобились для другой, даже более важной, функции: в конце девонского периода уровень кислорода в атмосфере сильно упал, соответственно понизилась и плотность воздуха, а жизнь насекомых зависит от давления в дыхательных трубочках – трахеях. Вот и приходилось им нагнетать грудными выростами дополнительные объемы воздуха в дыхальца, чтобы продышаться. Поэтому, наверное, у палеозойских стрекоз, поденок, а также вымерших паолиид и диктионеврид (крупных насекомых с колющим хоботком) даже личинки обладали подвижными выростами грудного отдела, на что обратила внимание палеоэнтомолог Ярмила Кукалова-Пек, работавшая в Карлтонском университете в Оттаве. Дальнейшая эволюция могла пойти в сторону удлинения таких лопастей и увеличения их поверхности. Так и появились машущие крылья. Вымершие каменноугольные и пермские диктионевриды еще сохраняли три пары пронизанных жилками и покрытых щетинками крыловидных выростов, но двигались только две последние из них. Настоящие крылья у всех насекомых располагаются на втором и третьем сегментах груди.

Далее стремительному взлету насекомых способствовал резкий подъем уровня кислорода – не менее 30 процентов – в каменноугольной атмосфере (сейчас 21 процент). Поскольку содержание азота оставалось неизменным, возросло атмосферное давление. Повысились плотность, вязкость и скорость перемешивания газовых молекул. Надышавшись вволю, летающие шестиножки размахнули крылья на 40–70 сантиметров[11]11
  Излюбленными персонажами фильмов ужасов выступают гигантские осы, мухи или пауки: их не стоит опасаться: подобные членистоногие способны выжить лишь при таком высоком содержании кислорода в атмосфере, при котором у человека легкие сгорят прежде, чем он почувствует прикосновение чьих-либо жвал.


[Закрыть]. Большая плотность воздуха обеспечила им достаточную подъемную силу и условия для полета. Ведь машущий полет требует постоянного и скорого обновления кислорода в организме. А подросшие деревья обеспечили надежную стартовую площадку для покорения воздушного пространства: не нужно было тратить дополнительные усилия на преодоление силы тяжести.

От древнейших летающих насекомых, появившихся около 325 миллионов лет назад, – каменноугольных паолиид – ничего, кроме крыльев (в мелкую неправильную сеточку), и не сохранилось. У всех насекомых, впервые освоивших полет, крылья не складывались, как у больших стрекоз. С такими крыльями трудно было спрятаться и можно было улететь, даже помимо своего желания, с порывом ветра. На первых порах использовались все четыре крыла. Сейчас так летают выжившие с тех пор сетчатокрылые (ныне их представляют златоглазки и муравьиные львы), скорпионницы и ручейники. Тело, скажем у муравьиного льва, висит в воздухе почти вертикально, а крылья двигаются перпендикулярно оси тела с низкой частотой биений. Передние крылья машут как бы независимо от задних, и образующиеся две пары завихрений вынуждают насекомое постоянно проваливаться в воздушные ямы, описывая синусоиду. Чтобы избавиться от паразитных вихрей, нужно было отказаться от «лишней» пары крыльев или превратить их в единую несущую плоскость с передними.

Этим путем и пошла дальнейшая эволюция насекомых. Но заняла дорога «технического прогресса» сотни миллионов лет. А пока можно внимательнее присмотреться к такому удивительному органу, как крыло насекомых: в отличие от крыльев других летающих животных в нем нет мускулов. Это двуслойный вырост грудной части внешнего скелета, пронизанный жилками, по которым течет гемолимфа (аналог крови, содержащий дыхательные пигменты), обеспечивающая их упругость, проходят нервы и трахеи. Такая конструкция сочетает возможности рычага (передает усилия грудных мышц всей маховой поверхности), несущей плоскости (создает подъемную силу, уравновешивающую вес насекомого, и толкают тело вперед) и подвесного моста (может сильно гнуться, не разрываясь на части, а также изменяет угол атаки, сохраняя его положительным). Именно благодаря сгибаниям при взмахе крыло накапливает упругие силы, возвращающие его в исходное положение без лишних затрат энергии. Подобный механизм гораздо экономичнее любого из созданных человеком летательных аппаратов, но, увы, неповторим в доступных пока людям материалах.

При перераспределении основной моторной функции на задние крылья маховый цикл начинается с их открытия. Возникающий вихрь приводит к образованию под ними области пониженного давления, которая препятствует образованию вихря за передними крыльями. Не удивительно, что среди насекомых появилось множество заднемоторных: тараканы, прямокрылые, палочники и вымершие тараканосверчки. Большинство из них существуют около 330 миллионов лет. Передние крылья этих насекомых превратились не просто в несущую плоскость, но и в плотную защитную оболочку, когда они в сложенном виде закрывают нежное брюшко и задние крылья. Эти насекомые питаются растительной пищей – низкокалорийной и ядовитой, поэтому у них довольно объемный кишечник, перенос которого по воздуху требует изрядных затрат энергии. Как следствие, среди них нет искусных летунов, хотя саранча и перемещается на значительные расстояния. Жуки, у которых передние крылья преобразованы в плотные щитки-элитры, тоже относятся к заднемоторным насекомым. Они вознеслись в небо в пермском периоде.

Весьма необычные способности выработались у стрекоз – одной из древнейших групп насекомых. У них хорошо разработана продольная мускулатура груди, благодаря чему каждое из четырех крыльев может двигаться независимо от остальных. Эти прожорливые хищники легко маневрируют и, не меняя положения тела, перемещаются и вбок, и задом наперед. Да и разворачиваются они в три-четыре раза быстрее, чем, например, жуки. Правда, пируэты требуют постоянных энергетических затрат, вот и мечутся коромысла над гладью озер, расставив свой ловчий сачок из лапок для поимки зазевавшихся дальних родственников – бабочек, мух, даже других стрекоз. Более молодые в эволюционном отношении стрекозы красотки и стрелки перешли на двукрылый полет, взмахивая лишь задними крыльями.