Эльза Панчироли – Звери до нас. Нерассказанная история происхождения млекопитающих (страница 18)
Непарнокопытные переваривают пищу в задней кишке, тогда как парнокопытные – в передней. Наряду со слонами, грызунами, кроликами и коалами, непарнокопытные решили проблему переваривания растительной пищи, сбраживая ее в нижних отделах кишечника и слепой кишке – последняя представляет собой особый мешочек, прикрепленный к толстому кишечнику, в котором содержится множество дружественных растительноядных бактерий. У нас тоже есть слепая кишка, но у тех, кто переваривает пищу задней кишкой, она намного больше и играет более активную роль в пищеварении. Такой метод переваривания позволяет быстро перерабатывать пищу, обходиться непитательной едой и достигать невероятных размеров – некоторые крупнейшие магатравоядные за последние 66 миллионов лет полагались на заднюю кишку. Но за такую скорость приходится платить. Этим животным требуется гораздо больше пищи, потому что они извлекают питательные вещества менее эффективно, чем их сородичи, переваривающие в передней кишке. Некоторые вынуждены преодолевать огромные расстояния в поисках пропитания. Они часто едят свой собственный помет, чтобы получить все необходимые им питательные вещества (особенно небольшие животные). Хотя подобное не редкость в животном мире, по человеческим меркам вряд ли можно похвастаться таким хобби.
Животные, переваривающие пищу в передней кишке, подошли к проблеме по-другому. Наряду с парнокопытными, некоторые сумчатые и грызуны, ленивцы и гоацин (разновидность птиц) единодушно пришли к ферментации в передней кишке как способу получения питательных веществ из растений. Что привело к некоторым невероятным изменениям в их биологии.
Такой способ ферментации свойственен жвачным животным, таким как крупный рогатый скот, овцы, козы, олени и жирафы, у которых развиты многокамерные желудки; у нежвачных животных, например сумчатых и ленивцев, желудок увеличен и удлинен, не содержит множества камер. Каждая камера в желудке жвачных животных предназначена для определенной стадии процесса пищеварения, чему способствует множество бактерий. Первые две камеры – рубец и сетка. Они составляют самую большую часть желудка, и именно здесь бактерии работают на износ, расщепляя растительные клетки. Пища из этих камер обычно поступает обратно в рот для повторного измельчения, также известного как «пережевывание жвачки». Если вам вздумается приблизиться к жвачному животному, то вы заметите, что у них часто идет сладковатый овощной запах изо рта – результат многократного пережевывания бродящего содержимого кишечника.
Пища проходит через следующую камеру, книжку, прежде чем наконец попасть в «настоящий» желудок, или сычуг. Там все полезные бактерии, оставшиеся в жвачке, встречают свою безвременную кончину, поскольку желудочный сок все расщепляет, готовя еду к путешествию по кишечнику. Именно из сычуга мы получаем сычужный фермент, выделяемый желудком жвачных животных, который люди используют для приготовления сыра. От такой новости может и вывернуть. Этот четырехступенчатый процесс означает, что в ходе ферментации в передней кишке животные получают гораздо больше питательных веществ и могут потреблять гораздо меньше пищи, но более длительное время переваривания означает, что они не могут перерабатывать пищу оптом. Вот почему лошади могут выжить в тех частях Северной Америки, где корм слишком скуден для крупного рогатого скота. А также накладывает верхний предел на размеры зверей с ферментацией в передней кишке20.
Какого бы метода вы ни придерживались, будучи травоядным, поедание растений требует участия множества микроорганизмов, и их нужно где-то хранить. Для растительноядных характерно большое тело, заполненное ферментационными камерами, и множество кишок, позволяющих выжимать из пищи все возможные питательные вещества. Те, кому не нужно жевать, могут обходиться пропорционально меньшим ртом, чем мясоеды, – в конце концов, он нужен лишь для размещения растений. Как мы выяснили, изучая остистые отростки, куда полезнее большие мышцы шеи и плеч, а тупые лопатообразные зубы захватывают листья и срезают их со стеблей.
За 280 миллионов лет правила мало изменились. Широкое крупное тело казеид, таких как казея и котилоринх, и эдафозавридов, таких как эдафозавр, вероятно, включало ферментационную камеру, кишащую бактериями, которые спешили извлечь все полезные вещества из растений. Как они приобрели своих бактериальных помощников, неясно, и окаменелости вряд ли дадут ответ. Высказывали предположение, что микроорганизмы, возможно, попадали в организм ранних четвероногих, когда они питались каким-то разлагающимся растительным веществом или растительноядными насекомыми. В конце концов, некоторые бактерии, способные переработать растения, выжили в кишечнике, и с хозяином установились симбиотические отношения, поскольку животные с большим количеством микроорганизмов извлекали больше питательных веществ из растительного сырья, тем самым обеспечивая себе лучшую выживаемость.
Хотя травоядность независимо эволюционировала у множества групп наземных животных, именно у синапсидов мы наблюдаем первые специализированные адаптации к поеданию растений, еще во времена позднего каменноугольного периода и ранней перми. Их родословная будет процветать на первом плане в течение следующих 50 миллионов лет.
Но породы карьера Клашаха намного моложе. Они датируются концом пермского периода, к этому моменту на смену древним пеликозаврам пришла целая новая волна динамичных животных. Именно они провели бета-тестирование современной пищевой цепочки и преподали нам важные уроки о вымирании и восстановлении. То был пик первой эры млекопитающих.
Глава пятая
Теплокровные охотники
Окаменелости подобны эху в пещерах. И подобно эху, они могут обмануть. То, что вы слышите, вслепую шаря в темноте, искажается: негромкие звуки становятся громом, то, что позади вас, оказывается впереди. То, что хранит молчание, остается ненайденным. Звонкие крики из других помещений заглушают скалы.
Палеонтологи часто изучают летопись окаменелостей на ощупь, пытаясь проложить путь. Когда попадается хорошее ископаемое, кажется, будто кто-то включил прожекторы, и мы наносим на карту сталактиты и фотографируем наскальные рисунки. Когда таких ископаемых нет, мы бредем наугад.
При изучении следов свет вспыхивает редко. Стороннему наблюдателю они кажутся довольно простыми для восприятия и понимания. Но поиск ископаемых следов – не то же самое, что изучение современных, потому что мы почти никогда не знаем, какое животное на самом деле их оставило. Если вы найдете след животного, вы можете ознакомиться с фауной этого региона, составив список подозреваемых, который можно сузить. Но у ихнолога (того, кто изучает следы передвижения и жизнедеятельности вымерших существ) часто недостает двух важных кусочков пазла: сколько лет изучаемым породам и что жило в те времена?
Самый очевидный способ узнать, сколько лет породе, – посмотреть, как она соотносится с другими породами. Логично предположить, что скалы наверху моложе скал внизу. Однако геология играет с нами, она приподнимает и переворачивает слои, как блины на сковородке. Бывают случаи, когда скальные породы вообще не осаждаются, или слои удаляются в результате процессов эрозии, вырывая целые страницы из книги времени. Не раз это приводило исследователей в замешательство. Например, в карьерах вокруг Элгина в Шотландии породы пермского периода лежат непосредственно поверх пород девона, полностью исключая каменноугольный период.
Биологическое содержание горных пород дает следующий ключик к пониманию их возраста. Научившись лучше понимать закономерности эволюции, мы определили, где появлялись и исчезали группы животных и растений. Это называется преемственностью фауны. Отмечая, какие группы присутствуют в породе, ученые могут сузить круг мест, где она должна находиться. Для этой цели особенно полезны аммониты и трилобиты, а также пыльца и семена растений. Трилобиты – культовые окаменелости, похожие на мокрицу. Они жили в воде и, как и аммониты, насчитывали много видов, что сильно помогает датировать горные породы.
Как раз таки преемственность фауны и насторожила викторианских ученых, когда они изучали скалы вокруг Элгина. В более глубоком слое они нашли рыб – древних бронированных пришельцев из эры рыб. Однако в скалах наверху были обнаружены кости и следы наземных позвоночных. Очевидно, что верхние слои были намного моложе, чем предполагалось ранее.
За последние 100 лет геологи добавили в свой инструментарий радиометрическое датирование. Благодаря преемственности фауны, радиометрическому датированию и другим методам определения возраста горных пород появилась хроностратиграфическая шкала. В просторечии мы часто называем ее геологической временной шкалой. Она наверняка вам знакома по книгам и телесериалам, с расположенными по порядку названиями различных единиц времени и цветовыми обозначениями их дат. Официальная версия этой шкалы публикуется каждые несколько лет Международной комиссией по стратиграфии, которая объединяет самую свежую и точную информацию о возрасте пород (вы можете скачать ее бесплатно по адресу www.stratigraphy.org).