Александр Дементьев – Причуды эволюции (страница 8)

В период между 350 и 450 миллионами лет назад на поверхности планеты доминировали гигантские скорпионы. Самые крупные из них вырастали до одного метра. Лидером был так называемый бронтоскорпио. Он же, по-научному, Brontoscorpio anglicus. Но и этот скорпион еще не рекордсмен. В океане жили монстры и пострашнее. Более 400 миллионов лет назад высшим звеном в пищевой цепочке были ракоскорпионы.

Самый крупный ракоскорпион

Ракоскорпионы – братья паукообразных, так как относятся к одному с ними подтипу – хелицеровые. Вот этот монстр – самый крупный ракоскорпион якелоптерус (Jaekelopterus rhenaniae). С гордостью носит титул самого крупного членистоногого в истории нашей планеты. То есть обошел не только пауков, но и насекомых с многоножками. В длину вырастал до 2,6 метра. Довольно проворный и с хорошим зрением. Как и современные мечехвосты, он имел специфические глаза. Они усиливали контрастность объектов, что было важно в условиях плохой видимости. Предпочитал мелководье.

А возможны ли гигантские пауки в теории? Например, как знаменитая паучиха Шелоб из «Властелина колец». Крайне маловероятно. По крайней мере, не в условиях нашей планеты. Во-первых, ограничения из-за отсутствия скелета. Растущий паук не смог бы пережить даже первую линьку: его панцирь не меняется в размере, и паук его сбрасывает. Во-вторых, что более важно, у пауков питательные вещества и кислород доставляются к клеткам особым образом.

Пауки дышат через отверстия в нижней части брюшка. Воздух медленно транспортируется в каждую клетку организма. Так же и с водой. И чем больше размер паука (соответственно, больше клеток), тем быстрее идет потеря воды и ощущается нехватка кислорода. Так что, даже если бы паук сумел пережить линьку, он бы задохнулся или погиб от обезвоживания. В более влажном климате, насыщенном кислородом, шансов увеличиться в размерах у пауков было бы больше. А вот у их двоюродных братьев – насекомых и многоножек – такой шанс был. И они им воспользовались!

Почему сейчас нет крошечных зверей и гигантских насекомых

На нашей планете уже существовали гигантские насекомые и многоножки. Например, гигантские артроплевры, которые вырастали в длину до двух с половиной метров. По мнению ученых, гигантские многоножки были всеядны, хотя и предпочитали растительную пищу. Съедали до тонны растительности в год.

Еще более известные – гигантские стрекозы с размахом крыльев до 65 сантиметров. Но это было в доисторические времена, и больше таких насекомых не появилось. В чем же причина? Период господства гигантских насекомых был недолгим – они вымерли в палеозое 298 миллионов лет назад и даже не застали динозавров.

Главная проблема насекомых – у них принципиально другая сердечно-сосудистая система. Их гемолимфа находится в полости и не разносится по сосудам. Кислород в ткани у насекомых переносит развитая система трахей. И скорость попадания кислорода из воздуха в гемолимфу зависит от концентрации кислорода в воздухе. Чем кислорода больше, тем этот процесс эффективнее. Отсюда приходим к логичному выводу – 300 миллионов лет назад концентрация кислорода была гораздо выше! По оценкам ученых, доля кислорода в воздухе в то время достигала 35 % по сравнению с нынешними 21 %.

Есть и второе ограничение – экзоскелет. Насекомые сбрасывают его и наращивают новый. Сделать это гигантам очень трудно. Сейчас потребность в экзоскелете велика, так как хищников вокруг много. Раньше же естественных врагов у крупных насекомых не было. Да и как его сбросишь, если давно перерос? Конечно, и сейчас есть гигантское насекомое – палочник, который вырастает до 35 сантиметров. Но ему удается обойти физические ограничения, потому что он очень-очень тонкий.

Интересный факт

Горбатки – уникальные насекомые, отличительной чертой которых является «шлем». Это причудливый вырост на спине, происхождение которого долго было загадкой для ученых. «Шлемы» горбаткам очень полезны. С их помощью они защищаются от насекомых-паразитов. Также «шлемами» они отпугивают насекомых-хищников, ведь эта конструкция увеличивает их габариты. Часто «шлем» по размерам превосходит само насекомое. Причем вид «шлема» сильно различается в зависимости от места обитания горбатки. Иногда он может напоминать опасного муравья или осу. В общем, что-то максимально страшное для потенциального хищника. У некоторых горбаток «шлем» служит для маскировки.

Позднее ученые выяснили, что «шлем» вырос из зачатков крыльев. Эти дополнительные крылья были не нужны, потому и не развились. Зато из них появились наросты причудливой формы, которые оказались полезными для выживания. Интереснейший пример эволюции, который показывает, как в природе даже самое бесполезное может неожиданно пригодиться!

А что с млекопитающими? Почему бы им не уменьшиться до размеров муравьев? Тут есть другие ограничения по физическим параметрам, но уже с нижней границы. Млекопитающие теплокровны. И чем меньше размер, тем больше меняется отношение тепловых потерь к производству тепла.

Крошечные млекопитающие не смогли бы есть так быстро, чтобы сохранить нужную температуру. Теоретически можно было бы стать микрокоровой и постоянно жевать. Но на такую микрокорову нашлась бы масса хищников среди тех же насекомых. Они контролируют эту экологическую нишу гораздо эффективнее. А крошечный хищный зверь (условный микроволк) не смог бы найти себе питание в нужном количестве и неизбежно проиграл бы насекомым в борьбе за экологическую нишу. Поэтому нижний предел для млекопитающих – землеройка-бурозубка, длина которой 5 сантиметров, а вес всего 3 грамма. Землеройки всеядны, но предпочитают есть насекомых и их личинок. И питаться они вынуждены постоянно. Такие землеройки едят 78 раз в сутки! Бурозубки погибают без пищи всего через 6 часов.

Некоторые насекомые столь прекрасны, что хотелось бы, чтобы они были крупнее. Чтобы наслаждаться их видом и подкармливать сладостями. Да-да, я говорю о бабочках! Как же они получили свою красоту? Ведь это не самое выгодное свойство в природе. Яркие животные лучше заметны и могут стать добычей для хищников. Но не все так просто.

Яркость – сестра таланта! Если ты, конечно, бабочка

В детстве я всегда удивлялся, как в процессе эволюции у бабочек появились яркие крылья. Разве им не нужна маскировка против хищников? В природе окраска должна либо помогать животному скрываться за счет слияния с окружающей средой. Либо яркостью сигнализировать всем остальным: «Я – ядовит! Нельзя меня есть!»

Но в природе есть и куда более причудливые варианты. К примеру, бабочки. Большинство бабочек не ядовиты. Однако раскраска у многих из них очень яркая, и она действительно помогает им выживать в природе. Какие же стратегии они используют в борьбе с хищниками?

Любят яркие цветы

Бабочки проводят много времени среди ярких и разноцветных цветов, поэтому у некоторых видов разноцветные крылья служат камуфляжем. Например, лимонницу не так легко заметить на желтых цветках. Очевидное объяснение. Но оно затрагивает лишь небольшую часть этих насекомых.

Интересный факт

Как вы думаете, почему бабочки часто сидят на крокодилах? На самом деле бабочки питаются крокодиловыми слезами. В тропиках это важный источник соли. Крокодилы с помощью слез избавляются от излишков соли в организме.

Токсики и шпионы

Некоторые бабочки токсичны или неприятны на вкус. У них развились яркие красочные крылья, чтобы трубить всем вокруг об этом факте и удерживать хищников от нападения. Лжедмитрий был не только у людей. Свои хитрости есть и в мире животных. Причем, в отличие от знаменитого самозванца, в природе выдавать себя за другого получается куда эффективнее.

Вы слышали о бабочках-монархах? Это насекомые, которые питаются ядовитым молочаем и сами становятся ядовитыми. Птицы, которые пытаются их съесть, сразу выплевывают бабочек, так как на вкус они ужасны. У монархов заметные ярко окрашенные крылья. Это сигнал для птиц, которые избегают монархов.

Бабочка наместник – наместник (англ. viceroy) не токсична и вполне съедобна. Но она эволюционировала, чтобы выглядеть как бабочка монарх (англ. monarch). Наместники абсолютно беззащитны, но никто их не ест!

Интересный факт

Бабочки пробуют растения на вкус лапками. Да-да, у них вкусовые рецепторы, аналогичные вкусовым сосочкам на языке человека, расположены на лапках.

Эти рецепторы в 200 раз сильнее человеческих. И нужно это не для питания. С их помощью бабочки «пробуют» среду, в которой будут отложены яйца. Им важно понять, нет ли тут токсинов или каких-либо вредных веществ, которые могут угрожать будущему потомству. Многие растения вырабатывают токсины, чтобы защититься от насекомых. И если бабочка ошибется с выбором – ее потомство погибнет. Будущим гусеницам потом этими листьями нужно питаться. Сами же бабочки не едят, они только пьют нектар с помощью специальных хоботков. Есть даже те, у кого хоботки атрофированы. И такие бабочки в принципе никогда не едят за всю свою жизнь. А питаются только жировыми запасами, которые они накопили, пока были гусеницами.

Эволюция – это математика!

Они рискуют ради продолжения рода. Ведь многие бабочки получают преимущество в размножении – они выглядят более привлекательными половыми партнерами. Да, яркие бабочки с большей вероятностью будут съедены. Но они и с большей вероятностью передадут свои гены. Увеличение числа особей работает им на пользу. Значит, такое поведение и внешний вид закрепляются в эволюции.