Читать книгу "Научное мировоззрение изменит вашу жизнь. Почему мы изучаем Вселенную и как это помогает нам понять самих себя? - Евгений Плисов"

* * *

Карбон назван так неспроста. На протяжении от 360 до 300 млн лет назад первичная продукция первобытных лесов была настолько огромна, что отмершая биомасса не успевала перерабатываться. Она не возвращала углерод в атмосферу в качестве углекислого газа, а консервировалась в виде многометровых слоев торфа, а затем под собственным весом уходила все глубже в земную толщу. Подобному положению дел также способствовало то, что бактерии и грибы еще не разработали новых ферментов, способных эффективно перерабатывать лигнин в клеточных стенках растений. Мы до сих пор пользуемся результатами тех 60 млн лет, когда грибы еще не вышли на сцену во всей своей красе. Залежи каменного угля являются одним из главных ресурсов планеты. Во время сжигания угля мы, по сути, выделяем энергию солнца, что накопили в своих телах гигантские папоротники и плауны 300 млн лет назад. Древнее солнце до сих пор греет своих детей.

Отсутствие нормального гниения не расходовало кислород, и он в итоге скопился в атмосфере. Его концентрация в каменноугольном периоде достигала 35 %, что позволило насекомым и многим другим членистоногим разрастись до немыслимых размеров. Гуляя по каменноугольному лесу, стоит смотреть себе под ноги, чтобы не наступить, например, на двухметровую сороконожку, как раз насекомым не являющуюся. Артроплевры с их 30 парами ног быстро перемещались в густой растительности. Опасности для вас они, скорее всего, не представляли бы, поскольку питались растительной пищей. Так считают современные палеонтологи, но достоверно никто не знает. Может быть, главным рационом артроплевр были путешественники во времени, которые не боялись к ним подойти, думая, что те питаются растительной пищей. Им так сказали палеонтологи. В общем, пока беспокоиться не о чем, в окаменевших останках гигантских сороконожек мы находим лишь следы древних плаунов и никаких обручальных колец или дужек очков.

Оценить красоту каменноугольного мира позволяли также гигантские сороконожки и стрекозы. Выходя из машины времени, стоит смотреть не только под ноги, но и – на уровне лица, ведь древние родственники стрекоз, меганевры, достаточно любопытные создания. Если вас когда-либо смущали надоедливые стрекозы вблизи пресного водоема, представьте их же, но длиной в 45 см и с размахом крыльев в 75 см. В лесах карбона стоял страшный гул. Меганевры с шумом вертолета носились во влажной чаще, множество других крылатых насекомых шелестели крыльями, какие-нибудь далекие предки кузнечиков размером с собаку с любопытством наблюдали за вами из густой растительности. Их неподвижные глаза не могут выдать намерений, поэтому вы не узнаете, когда это создание сделает прыжок. Я предполагаю, именно поэтому в человеческом воображении насекомое размером с машину будет более омерзительным и пугающим, нежели такого же размера волк или другой теплокровный хищник. У насекомых нет мимики, их глаза неподвижны, и что происходит в их ганглионарных мозгах в данный момент, вы не можете просчитать. К тому же они очень быстры, а еще вы не способны увидеть усилие их мышц для атаки, поскольку они скрыты под внешним хитиновым скелетом. Это еще сильнее вносит элемент неопределенности в дальнейшие события и, соответственно, нагоняет страх. В итоге все сводится к главному выводу – будьте аккуратны в лесах карбона.

Почему же насекомые могли вырастать до таких гигантских размеров? Все дело в способе дыхания. Человек, как и другие млекопитающие, пользуется легкими. Мы вдыхаем воздух усилием реберных мышц и диафрагмы, насыщаем кровь кислородом, отдаем воздуху углекислый газ и выдыхаем. Кстати, утверждение, что человек вдыхает кислород, а выдыхает углекислый газ, неверно. Во вдыхаемом воздухе содержание кислорода 21 %, в выдыхаемом – 16 %. Углекислого газа во вдыхаемом воздухе 0,03 %, а в выдыхаемом – 4 %. Чисто юридически мы вдыхаем и выдыхаем по большей части кислород, лишь добавляя к нему порцию углекислого газа. Если бы мы тратили весь кислород во вдыхаемом воздухе, то было бы невозможно искусственное дыхание рот в рот. Птицы в то же время пользуются не только легкими, но и легочными мешками. Они увеличили площадь поверхности для газообмена, и теперь при вдохе у них наполняются легкие и легочные мешки. При выдохе воздух выходит из легких, но дополнительно насыщается остатками из легочных мешков. Птицы крайне эффективно насыщают свое тело кислородом и благодаря этому имеют очень быстрый обмен веществ и способны к активному полету. Так долго крыльями не помашешь, если только не умеешь быстро дышать.

У насекомых же нет легких, у них трахейное дыхание. Все их тело пропитано системой крохотных трубочек и мешочков, в которые насекомое загоняет воздух. То есть кузнечик не имеет отдельной структуры для газообмена, куда пойдет кровь и заберет для тела кислород. Он наполняет воздухом все тело, и уже гемолимфа, окружающая трахеи, передаст кислород близлежащим тканям. Не очень эффективно, но как есть. Кстати, если хотите задушить кузнечика, бесполезно закрывать ему рот. Там нет органов дыхания. Насекомые вдыхают через крохотные отверстия по бокам тела, называемые дыхальцами, и выдыхают так же, но через другие отверстия сзади на теле. Поэтому лучше зажимайте его с боков, так будет эффективнее. Почему же насекомые были такими большими в те далекие странные времена, а сейчас, как таракана ни корми, размером с пуделя он не станет? Размер насекомого из-за трахейного дыхания лимитируется эффективностью вдоха. В карбоне содержание кислорода в атмосфере было 35 %, поэтому насекомые могли обеспечивать свое крупное тело кислородом. Сейчас, когда кислорода в воздухе 21 %, насекомые довольствуются тем, что есть. Страшно представить, что было бы, если кислорода в атмосфере было бы 50 %. Саранча, обгоняющая по габаритам слона? Моль размером с крупную хищную птицу? Какое счастье, что кислорода сейчас 21 %.

Не только насекомые присутствовали на том празднике жизни. Земноводные начинают занимать свои влажные ниши, при этом сохраняя признаки рыб. Почти у всех были хвосты, помогающие плавать, и вместе с ними длина их тела достигала 1,5–2 м. Такими были, например, ихтиостеги, одни из претендентов на прямую переходную форму между рыбами и амфибиями. Эти красивые создания с мелкими чешуйками на коже сильно смахивали на современных саламандр, только с куда более «рыбьей» задней частью. На передних и задних конечностях у них было по семь пальцев. Возникает закономерный вопрос, а есть ли глубокий смысл в том, что у нас по пять пальцев на руках? Вкратце – нет. Просто так получилось. У ихтиостег получилось семь, что наверняка очень их радовало.

* * *

Пик активности земноводных пришелся на ранние этапы следующего периода истории нашей планеты – на пермь. Пермский период занимает временной участок с 300 млн лет до 252 млн лет назад. В пресноводной среде активно плавают амфибии лепоспондилы. Одни из них, диплокаулусы, имели голову, похожую на бумеранг. Предполагается, что подобная структура черепа позволяла иметь хорошую маневренность в потоке воды. Голова была своего рода крылом, и при малейшем подъеме этого крыла в сильном течении диплокаулусы мгновенно поднимались в водной толще. Опускались, пикируя. Там же наивного путешественника во времени может поджидать эриопс, существо двух метров в длину, похожее на помесь жабы и крокодила. Хорошо развитые зубы уже позволяли захватить достаточно крупную добычу и утащить под воду.