Книга: Парнокопытные киты, четырехкрылые динозавры, бегающие черви...

Быстрее, сильнее, зубастее

Быстрее, сильнее, зубастее

Кто быстрее всех бегает? Из всем известных животных гепард (120 километров в час) и гончая (110 километров в час). А в остаточных прериях Северной Америки обитает вилорог — нечто среднее между антилопой, жирафом и оленем. Американский вилорог — самое резвое животное этого континента, причем быстро бегать он научился не сейчас, а несколько сотен тысяч лет назад, когда вилорогов «тренировал» мирациноникс (Miracinonyx), вымерший родственник гепарда и пумы.

Кто быстрее всех плавает? Рыба-меч (90 километров в час), марлин — герой повести Эрнеста Хемингуэя «Старик и море» (80 километров в час) и касатка (65 километров в час). Кто быстрее всех летает? Сапсан, пикирующий на скорости 290 километров в час. Глубже всех из животных с легочным дыханием погружаются кожистая черепаха (1200 метров), кашалот (1140 метров) и кит-горбач (500 метров). Последние при этом задерживают дыхание на 75 и 120 минут соответственно. Самое быстрое зрительное восприятие у стрекоз: 200 кадров в секунду (мир они видят таким, как мы, глядя на кинокадры ускоренной съемки). Самое острое зрение у гигантских кальмаров и хищных птиц — в десять раз острее нашего: муравья орел видит с высоты десятиэтажного дома. Самую прочную нить прядет паук дарвинов церострис (Caerostris darwini) с Мадагаскара: его шелковая паутина может занимать площадь 2,8 квадратных метра, а отдельные нити, на которых она подвешена над речками и озерами, протягиваются на 25 метров. На разрыв такая паутина выдерживает нагрузку в 3,5 тонны на квадратный миллиметр — в десять раз прочнее кевлара, используемого альпинистами.

Что общего у всех этих животных? Они — хищники.

И конечно, у хищников — самые большие зубы: на пятнадцать сантиметров они выступают из челюстей главного киногероя среди динозавров — тираннозавра и другого любимца творцов и зрителей палеозооужастиков — мегалодона. Мегалодон, кстати, — вовсе не большая белая акула {Carcharodon), а представитель другой линии этих хрящевых рыб — отод (Otodus). Белые акулы появились примерно 55 миллионов лет назад в холодных водах зоны апвеллинга — там, где глубинные течения выносят на поверхность огромные массы растворенного фосфата, на котором развиваются водоросли, а далее по ступеням пищевой пирамиды — рачки и мелкая рыбешка — рыба покрупнее — рыбоядные птицы, тюлени и киты. Эту пирамиду и увенчали белые акулы с уплощенными пилообразными зубами, предназначенными для нарезки плоти. Мегалодоны же возникли 60 миллионов лет назад в тепло-водных морях, где пищей им служили в основном сирены и киты. В отличие от холодноводных родичей мегалодоны перекусывали свои жертвы вместе с костями, которые дробили массивными пилообразными зубами с крепкими корнями. Около двух миллионов лет назад они вымерли, не пережив похолодания. Биофизик Стивен Вре из Университета Новой Англии и его коллеги создали трехмерную модель челюстей мегалодона со всей мускульной системой и на ее основе рассчитали, что эти мощные челюсти развивали давление 110–180 тысяч ньютонов. Что это такое? Ну представьте, что с пятого этажа на вас упал танк… Сравниться с мегалодоном мог только тираннозавр — 34 тысячи ньютонов, что в три раза мощнее, чем укус аллигатора (10 тысяч ньютонов, не говоря уж о льве — 4 тысячи, волке—2 тысячи или человеке — около тысячи). И размер этих челюстей был такой, что в разинутую пасть мегалодона свободно мог встать человек (если бы захотел, конечно). На вольных реконструкциях в пасть этой акулы ставят и пять-шесть человек (что ей вряд ли бы понравилось), а саму рыбу вытягивают до 20–21 метра. Более вероятно, что размер мегахищника не превышал 14–16 метров; это тоже немало — в 2–2,5 раза крупнее современной белой акулы.

_{Скелет мелового хищного динозавра из семейства дромеозавриды (длина 1 метр); Чжэхоль, провинция Ляонин, Китай; 130–110 миллионов лет. Нанкинский музей палеонтологии}

Правда, среди хищников бывали и исключения: у саблезубых кошек — махайродов и смилодонов, обитавших в Северном полушарии начиная с миоценовой эпохи (15 миллионов лет назад) и исчезнувших окончательно относительно недавно (около 10 тысяч лет назад), — 10-18-сантиметровые саблевидные клыки по большей части служили для устрашения и украшения, чем для разделки добычи. Их размеры строго соответствуют размерам животного: подрастала киска — удлинялись зубы, точно так же, как с возрастом удлиняются любые кости. Биологи Марсела Рандау и Крис Карбоун из Лондонского зоологического общества показали, что клыки у кошачьих хищников, используемые по назначению, отличались иными, более компактными пропорциями. Красуясь друг перед другом своими огромными клыками-саблями, множество смилодонов влипли навсегда в смоляное озеро Ранчо Ла-Брея.

Фосфатные по составу зубы позвоночных прекрасно сохраняются в ископаемой летописи. Достаточно найти эти блестящие благодаря эмалевому или эмалеподобно-му покрытию элементы скелета, и об их обладателях можно будет рассказать все или почти все. По форме коронки и характерным сколам или поверхностям изнашивания — определить, какую пищу предпочитал их обладатель, мясную или растительную, а если форма — не слишком говорящая, то фосфатные слои — все равно готовая летопись всего, что происходило с животным за время его жизни. Изотопы азота и углерода опять же подскажут, что ел обладатель зубов, изотопы кислорода — что пил, то есть какую воду — пресную или солоноватую, холодную или не очень. Да и сами наслоения, особенно зубной цемент, могут выдать, сколько лет прожил хозяин зубов (в природе, оставшись без зубов, никто не выживает), голодал или хорошо питался, во сколько лет созрел для взрослой жизни (у хищных млекопитающих с этим временем примерно совпадает замыкание отверстия в корне клыка).

Скажем, зубы спинозавров — крупных хищных динозавров мелового периода с огромным спинным гребнем, как показали Ромен Амьё и его коллеги из Лионского университета, по составу изотопов кислорода и углерода ближе к костям рыб, водных черепах и птерозавров, которые встречаются вместе с ними, а отнюдь не других хищных динозавров. Это значит, что они были рыбоядными животными, подобно птерозаврам и черепахам. А соотношение изотопов азота в зубах пещерных медведей подсказывает, что они в гораздо большей степени следовали вегетарианской диете, чем их современные бурые сородичи.

Впрочем, в отдельных случаях хищничать могут и беззубые создания, скажем веерохвостые птицы. Родственные журавлям форусрасциды стали в палеогеновом периоде крупнейшими хищниками Нового Света (рост 2 метра и выше), успев занять это место после вымирания динозавров и до появления крупных млекопитающих. Исследования подвижности и прочности костей черепа, шейного отдела и лап с большими когтями, проведенные группой палеонтолога Федерико Дегранжа из Национального университета Ла-Платы, показывают, что форусрасциды могли раскалывать кости своих жертв — небольших млекопитающих.

Без зубов обходятся и хищные двустворки аномало-десматы, отлавливающие свою добычу — кумовых раков — с помощью ловчего капюшона, особого выроста сифона, которые все другие двустворки используют для фильтрации. Хищных губок, тоже совершенно беззубых и к тому же и бездвижных существ, можно угадать по своеобразным спикулам, похожими на рыболовные крючки. Сами губки, открытые морским биологом Жаном Васле из Марсельского университета департамента Экс, похожи на причудливый парковый фонарь {Chondrocladia lampadiglobus); к тому же они светятся. Словно мотыльки к пламени свечи устремляются к губке любопытные рачки и даже рыбки, но, конечно, не сгорают, а запутываются в крючковатой сетке, нанизываются на крючки-спику-лы и медленно поедаются амебоподобными губочными клетками, которые отрывают крохи пищи и разносят среди других клеток, неспособных двигаться.

А ведь есть и хищные растения: без малого 600 их видов промышляют животной пищей. У них развиты удивительные приспособления, которые используются не только как пассивные ловушки для любопытных насекомых, но и активные хватательные органы, готовые в одно мгновение сомкнутся над головой жертвы. Пища переваривается в объемных «желудках», наполненных кислыми растворами, действительно похожими по составу на желудочный сок, или с помощью симбиотических бактерий, или даже при посредничестве личинок насекомых. С губками их роднит то, что они перешли на «мясную диету» не от хорошей жизни, а от недостатка в пище азота. Нехватку азота на бедных почвах плотоядные растения и восполняют охотой. Росянка с ловчими липкими капельками, венерина мухоловка с листьями-челюстями и наполненные кислотой кувшинчики непентес известны теперь многим: эти зеленые хищники стали желанными домашними питомцами. Но большинство хищных растений содержать в горшках невозможно. Скажем, пузырчатку, которая ловит водных насекомых с помощью вакуумных пузырьков за 1/160 долю секунды. Или южноафриканскую роридулу (Roridula) из порядка верескоцветных, которая расправляется с жертвами довольно затейливым образом. Она ловит насекомых клейкими «щупальцами», затем скармливает добычу клопам-слепнякам, поглощает уже переваренные клопами остатки насекомых через особые поры в листовой пластинке и так получает свыше 70 процентов необходимого азота. Предполагается, что растения-хищники появились около 70 миллионов лет назад. Однако лишь недавно группа, возглавляемая палеонтологом Александром Шмидтом из Гёттингенского университета, обнаружила несомненные остатки подобных растений в янтаре возрастом 47–35 миллионов лет, добытом в Калининградской области, — был найден лист с ловчими пузырьками на волосках, который принадлежал древнему представителю семейства роридулиевых.

Попадаются в янтаре, уже в меловом (70 миллионов лет), и сумчатые хищные грибы. С помощью клейких петель такие грибы способны хватать и душить почвенных круглых червей, коловраток и тихоходок. Интересно, что похожие петли встречаются и в отложениях возрастом миллиард лет. Уж не были грибы первыми на Земле хищниками? А некоторые грибы, подобные гаптоглоссе (Haptoglossa mirabilis), способны поражать свои жертвы, тех же тихоходок, на расстоянии: они вооружены подобием мортиры, заряженной складным гарпуном, в основании ствола которой расположена вакуоль с высоким внутренним давлением. Когда потенциальная жертва касается гриба, в нее за десятую долю секунды разряжается несколько мортир, гарпуны пробивают стенку тела, разворачиваются, и гриб врастает в добычу.

Впрочем, настоящие хищники все-таки зубасты. Конодонты, что по-гречески означает «конические зубы», известны палеонтологам достаточно давно — с середины XIX века. Но только лишь в виде этих самых зубов — обычно 0,1–2 миллиметра высотой. Такие скелетные элементы, образующие сложные аппараты из семи — девяти пар пластинчатых, гребенчатых и просто конических зубов, встречаются во множестве в морских отложений начиная со среднекембрийской эпохи и вплоть до триасового периода (490–205 миллионов лет назад). Этого хватило, чтобы понять, что они имели отношение к ротовому аппарату активных хищников, причем позвоночных. Лишь в трех палеозойских местонахождениях отпечатки конодонтов сохранились целиком. По ним, как считали палеонтологи Ричард Элдридж из Университета Ноттингема и Дирек Бригтс из Бристольского университета, можно судить, что эти животные обладали крупными глазами, сложным зубным аппаратом, жаберными щелями, V-образными мускульными блоками и хвостом с плавником. Важны для понимания природы этих животных именно зубы, наличие в которых трех слоев, в том числе эмали и дентина, открытых палеонтологом Игорем Сергеевичем Барсковым с геологического факультета МГУ, свидетельствует об их принадлежности к бесчелюстным позвоночным. Все это значит, что они были очень кусачими, большеглазыми, стремительно плававшими благодаря изогнутым мускульным блокам и непарным плавникам рыбообразными животными.

Именно с появлением конодонтов власть в океанах начала переходить от головоногих моллюсков и членистоногих к позвоночным, которые с распространением рыб акантодий, пластинокожих рыб и акул к началу девонского периода заняли вершину пищевой пирамиды. А к концу каменноугольного периода позвоночные потеснили членистоногих (многоножек, пауков, скорпионов и хищных насекомых) и на суше. В конце пермского периода обострилась борьба за власть между двумя ветвями позвоночной родословной — диапсидами (у них два отверстия в черепе для размещения челюстной мускулатуры) и си-напсидами (одно такое отверстие). К диапсидам относятся архозавры (текодонты, крокодилы, динозавры, птицы и птерозавры), большинство морских ящеров (ихтиозавры, плакодонты, нотозавры и плезиозавры) и лепидозав-ры (ящерицы, змеи, двуходки и гаттерия), а к синапси-дам — пеликозавры («парусные ящеры»), зверообразные пресмыкающиеся и их потомки, млекопитающие. Овладев двуногим хождением, которое высвободило грудную клетку и тем самым облегчило главную энергетическую проблему — дыхание, текодонты и их наследники, динозавры, быстро пошли в рост. Немаловажную роль сыграло и строение черепа: подвижными были не только нижняя, но и верхняя челюсть, что позволяло заглатывать пищу огромными кусками. На всю мезозойскую эру суша оказалась в их полном распоряжении. Не успевшие встать на ноги (когда тело волочится между раскоряченных конечностей и изгибается при каждом движении, тяжело и дышать, и быстро ходить), зверозубые пресмыкающиеся и млекопитающие затаились мелкими ночными зверьками, чтобы выйти из тени в начале следующей, кайнозойской, эры. Зато ночная прохлада способствовала у них развитию более совершенной системы регуляции температуры тела. А череп, на котором меньше места отводилось челюстной мускулатуре, пригодился для развитого мозга. Уже в меловом периоде млекопитающие перестали считаться с господством динозавров, смело нападая на их молодь и освоив практически все возможные ниши для жизни. Среди них появились лазающие, планирующие и плавающие виды.