Гигантские завоевания шестиногих гигантов

 

Стегоцефал и стрекоза среди исполинских хвощей – уже привычный для нас «герб» карбона. И хотя каменноугольный период часто называют «веком земноводных», главная фигура в этом гербе все‑таки стрекоза. Ведь амфибии и растения только продолжали начатое раньше освоение суши, а насекомые, пожалуй, самые «сухопутные» из всех наземных животных, появились именно в карбоне. Причем появились они очень своевременно.

Мы уже говорили, что две армии покорителей суши – амфибии и растения, оставались чужими. Между ними не было никакой связи. Лес давал хищным потомкам хищных рыб защиту от солнца, но не пищу. А без наземной пищи завоевание суши нашими предками, наверное, кончилось бы тем же, чем и началось – прокладыванием троп от болота к болоту. Были свои трудности и у леса. На суше круговорот веществ идет медленнее, чем в воде. Лесная почва истощается быстро. Чтобы росли молодые деревья, старые должны разрушиться и удобрить землю. Главными специалистами по разрушению древесины тогда, как и сейчас, были грибы и бактерии. Но в карбоне эти разрушители еще не совсем приспособились к новой для них наземной работе, а главное, у них еще не было могучих союзников, которые помогали бы им вторгаться в глубь мощных стволов или почти мгновенно переносили бы их от дерева к дереву.

В современных лесах все это и многое другое делают насекомые. Вот, к примеру, простой опыт: три месяца лежит в лабораторной склянке влажный, почерневший лист березы. Три месяца разлагают его бактерии. Лист все еще сохраняет свою форму. В другой склянке на такой же лист отложил яйца крохотный грибной комарик. Через три дня от листа осталась кучка трухи.

Когда насекомых еще не было, их пытались замещать многоножки. Но многоножкам далеко до насекомых, до их обилия, до их фантастической вездесущести, до их немыслимого многообразия. Специалисты относят многоножек к четырем классам трахейнодышащих. Крылатых насекомых – только к одному. Но во всех классах многоножек не более двадцати тысяч видов, а число видов в классе насекомых не менее двух миллионов. Короче говоря, насекомых в несколько раз больше, чем всех остальных обитателей суши и океана, всех растений и животных вместе взятых. Не удивительно, что один только дуб «обслуживают» 1 200 видов насекомых. Но эти существа живут и там, где нет никаких растений. В африканской пустыне Намиб не бывает дождей. В ней не растет ничего. Но ветер приносит за сотни километров растительную труху. Эта сухая пыль – единственная пища и питье жуков‑чернотелок. Живут насекомые и в Антарктиде. Там они единственные высокоразвитые обитатели континента.

Насекомые завоевали землю, завоевав воздух. Воздушные пути связывали воедино мир леса. Совсем вроде бы ничтожная доля запасенной деревьями энергии Солнца перешла по этим путям к нашим позвоночным предкам. И этого было достаточно, чтобы обеспечить их путь к совершенству на десятки миллионов лет. Когда через много геологических эпох египетские мастера изобразили Солнце в виде крылатого жука‑скарабея, они, пожалуй, только воздали должное жизненосной силе насекомых. И может быть, отблеск солнечного египетского мифа отразился в новейшей энтомологической классификации: класс летающих шестиногих предложено отныне называть не привычным латинским словом «инсекта» – насекомые, а «скарабеода» – «подобные скарабею».

Самые древние насекомые найдены в отложениях нижнего карбона. Сохранились только крылья – первые крылья на Земле. Конечно, они не были крыльями скарабея – история жуков началась гораздо позже. Не были они и крыльями гигантских стрекоз. Огромные воздушные хищники могли появиться лишь тогда, когда воздух кишел роями крылатых существ.

 

 

 

 

Более крупных насекомых, чем стрекоза меганевра, в истории Земли не было. Размах крыльев этих хищных насекомых достигал одного метра. Охотились гигантские стрекозы на примитивных растительноядных насекомых диктионеврид, достигавших размеров современных голубей. Диктионевриды, или «сетчатожилковые», обитали в кронах деревьев и питались их семязачатками. Диктионевриды – одни из древнейших растительноядных насекомых, жили они 300 миллионов лет назад. Яйца они откладывали не в воду, как современные стрекозы, а в мягкую кору деревьев, которую надсекали яйцекладом. Хищные личинки жили и охотились в лесной подстилке, подобно современным многоножкам, а для линьки выползали на стволы деревьев. У большинства диктионеврид были челюсти грызущего типа, но некоторые имели длинный сосущий хоботок.

 

Крылья первых шестиногих пилотов, которых назвали паолиидами, скорее похожие на листья растений, чем на крылья современных насекомых, – чрезвычайно важный документ в летописи Земли. И не только потому, что этот документ свидетельствует о начале завоевания «пятого океана». Он рассказывает и о том, как изменился в карбоне сам «пятый океан» – атмосфера.

Дело в том, что энергетика летающих насекомых сильно отличается от энергетики остальных животных. К примеру, все позвоночные способны совершать работу «в кредит»: плавать, бегать или летать за счет бескислородных процессов. И только потом им обязательно нужно «отдышаться», окислить накопившуюся в организме молочную кислоту.

А насекомые, как выяснили биохимики, такой возможности лишены. За всякое усилие они должны платить сразу, наличным кислородом. Активный полет насекомых, их крылья могли возникнуть только тогда, когда содержание кислорода в атмосфере достигло, как минимум, современного уровня. Насекомые появились не случайно. Их породил лес, изменивший атмосферу.

И все же рождение насекомых окружено тайной. Оно куда более загадочно, чем рождение четвероногих позвоночных, о котором мы уже рассказали. Никто не сомневается, что предками четвероногих были кистеперые рыбы, что пятипалая нога – это изменившийся плавник. О предках же насекомых и о том, как развивались крылья, споры продолжаются и по сей день. Это понятно – история позвоночных документирована с древнейших времен. Найдены кистеперые. Найдены переходные формы вроде ихтиостеги. Найдены примитивные амфибии. Предки же насекомых не оставили никаких следов в каменной летописи. А казалось, все должно быть наоборот. И сейчас, и прежде членистоногие и обильнее, и обычнее позвоночных. Тараканы встречаются чаще мышей, жуки чаще ящериц. Ископаемый хитин сохраняется не хуже кости. Авторам этой книжки не раз приходилось вести раскопки в отложениях древних озер, когда почти каждый удар молотка открывал скрытый в породе отпечаток насекомого.

Почему же мы не знаем предков насекомых, хотя они были наверняка многочисленнее четвероногих?

Среди ископаемых обильны только те насекомые, которые живут в воде или могут летать, а следовательно, и упасть в воду. Если нелетающие насекомые живут на суше, у них почти нет шансов на захоронение. То же можно сказать и о предках насекомых, если они были нелетающими.

Однако насколько вероятно это «если»? Ведь некоторые энтомологи придерживаются совсем другой точки зрения. Они рассуждают примерно так. Среди современных крылатых насекомых своей первобытной простотой выделяются подёнки и стрекозы. Превращение у них неполное, устройство крыла несложное, движения в полете примитивные. А где живут их личинки? Обязательно в воде. Там они развиваются несколько лет. У некоторых водных личинок на каждом сегменте брюшка сидят тонкие полупрозрачные пластиночки‑жабры. Они колеблются, как веера, прогоняя воду. Могут они служить и плавниками. Чем не прообраз крыльев? И наконец, какая из современных групп обильна в карбоне? Конечно, стрекозы! А раз так, то насекомые в какой‑то мере повторили историю позвоночных. Предки их плавали в воде, размахивая жабрами‑плавниками, потом, в карбоне, вылезли на сушу. Передние, самые большие жабры превратились в крылья, а задние, за ненадобностью, исчезли.

Чтобы проверить эту логичную гипотезу, надо знать, как были устроены и как жили насекомые карбона.

При попытке написать об этом, авторы, к стыду своему, убедились, что они знают примерно то же, что знают и предполагаемые читатели. О том, что насекомые появились в карбоне, а стрекозы достигли рекордных размеров, скупо сообщает школьный учебник биологии. Те же сведения можно почерпнуть и в учебниках для университетов, и в общих курсах палеонтологии, и в популярных книгах, написанных палеонтологами. Меняется только размах стрекозиных крыльев: 70 сантиметров, 75, 80, метр ровно!

Так уж повелось, что учебники и популярные книги пишут представители двух массовых палеонтологических профессий: специалисты по морской фауне прошлых эпох и специалисты по древним позвоночным животным. Пожалуй, за радужной ширмой стрекозиных крыльев оба клана скрывали тайную уверенность в том, что не в пример ящерам и трилобитам, древние насекомые интересны только для тех, кто их изучает. У нас, авторов, такой уверенности уже не было. Наверное, потому, что нам посчастливилось знать Бориса Борисовича Родендорфа, выдающегося советского палеоэнтомолога. Знать, а одному из нас некоторое время работать под его руководством. Именно от него мы впервые услышали гипотезу о насекомых‑прометеях, передавших четвероногим предкам похищенную у леса энергию солнечного огня.

Этот большой усатый человек, такой добрый и скромный, что казался живым олицетворением этих важных, но не главных в работе качеств, обладал помимо них даром проникновения в самую суть, в будущее своей науки. Дар этот сродни таланту полководца. Собственно, полководцем науки и был скромный Борис Борисович.

Про ископаемых насекомых мало писали не потому, что они никогда не были такими большими и грозными, как динозавры. Просто это очень трудная для изучения и познания группа животных. Насекомые так разнообразны, что даже в одном месте, в одном слое трудно найти два одинаковых вида. Что же тогда говорить о местонахождениях, удаленных на тысячи километров? А принцип геологического хронометра, о котором мы говорили и который так нужен геологам‑практикам, таков: только одинаковые виды точно указывают на одинаковый возраст горных пород. Выходило, что насекомые не очень‑то нужны для практической работы геолога.

То же разнообразие крайне мешает проследить развитие отдельных ветвей насекомых во времени, нащупать закономерности изменения их бесчисленных форм. Словом, проделать то, что с таким успехом делают исследователи позвоночных. А тут еще огромные пробелы в летописи шестиногих: ведь они совсем не сохраняются в грубых осадочных породах. Выходит, что и теории эволюции насекомые мало что могут дать.

 

 

 

 

В начале мезозойской эры существовали уже все ныне живущие группы насекомых. За время, прошедшее с момента появления пранасекомого в начале силура, потомки этих неуклюжих многокрылых «планеристов» освоили все возможные экологические ниши, стали самыми многочисленными обитателями суши. А вот за последние 200 миллионов лет морфологические изменения насекомых куда менее значительны. Судите сами: мезозойское сетчатокрылое (на рисунке справа) только специалист способен отличить от современного насекомого; слева же изображен живший в силуре, за 200 миллионов лет до него, предок насекомых – так реконструировали его внешний вид ученые‑палеоэнтомологи.

 

Профессор Родендорф своими работами разрушил предрассудки и теоретиков, и практиков. Он изучал историю отрядов насекомых, законы исторической смены сообществ, восстанавливал образ жизни шестиногих и их связи с другими вымершими организмами. И постепенно то, что казалось большим неудобством в работе с насекомыми, их сверхразнообразие, обернулось огромным преимуществом. Из этого многообразия вдруг проявился живой облик природы прошлых эпох. Так из множества светящихся точек на экране телевизора складывается движущееся изображение. Тут нет никакого чуда. Насекомые так точно «пригнаны» к любому наземному ландшафту, что могут рассказать о нем почти все.

Получив большую коллекцию современных насекомых из неизвестного места, хороший специалист легко определит, собрана ли эта коллекция в лесу или в степи, в умеренной или в субтропической зоне, сможет узнать, какие растения характерны для этого места и даже какие животные встречаются там.

Такой же полноты знания можно добиться, изучая ископаемых. Вот простой пример. Много лет мы пытались отыскать в мезозойских отложениях Сибири и Центральной Азии летающих ящеров. Хотелось выяснить, как далеко на восток проникали эти рептилии. Долгие поиски не принесли удачи. Но однажды на раскопках в Монголии ученик Родендорфа А. Г. Пономаренко с улыбкой показал нам долгоногое существо весьма неприятного вида, распластанное на поверхности камня. Это был завроптирус, паразитировавший на перепончатых крыльях ящеров. Самих ящеров мы тогда так и не нашли, но все‑таки узнали, что они жили в этих краях.

Пожалуй, не будет большим преувеличением сказать, что тот, кто сумеет расшифровать историю вечно изменчивого племени шестиногих, как бы положит руку на пульс истории биосферы. Он узнает даже о незначительных изменениях климата, уловит самое начало смены растительных сообществ, почувствует отдаленное эхо великих экологических катастроф.

Борис Борисович Родендорф понял это первым и первым задумался над тем, что подобная задача по силам только дружному и сплоченному коллективу исследователей. И он создал такой коллектив – лучшую в мире лабораторию палеоэнтомологии. А это было труднее и, пожалуй, важнее, чем написать самые замечательные книги и статьи. И как нам кажется, создать такой коллектив никогда бы не удалось, не будь у Бориса Борисовича таких необязательных для ученого качеств, как сердечность, скромность и доброта.

В его лаборатории, на Полянке, куда мы пришли обсудить загадки карбона, даже вечером кипела работа. Ученики Родендорфа срочно готовили к печати объемистую рукопись «Историческое развитие класса насекомых» – итог десятилетней работы коллектива, самое важное, что знают сейчас палеонтологи о всех насекомых всех эпох.

Эту книгу старый профессор уже не увидит напечатанной.

 

ПЕРВЫЙ ПОЛЕТ

 

Грузное, неуклюжее существо, выставив вперед челюсти‑клещи, упрямо карабкалось по бесконечному перу прапапоротника. Перо неспешно раскачивалось под ветром, то уходя в тень, то подставляясь вечернему солнцу. Когда свет загорался в прорезях листьев, существо замирало, глянцевито поблескивая зелеными кольцами членистого брюха, а его маленькие глазки вспыхивали красными огоньками. Затем свет погасал, и существо снова возобновляло движение к невидимой цели. И тогда возникало какое‑то странное несоответствие между этим целеустремленным движением и «растительным» обликом животного, похожего на обрубок стебля с грубыми жесткими листочками.

Снова вспыхнул свет, но существо не остановилось. Вожделенная цель была уже рядом – пышный семязачаток, заключавший в себе будущие поколения растений, самую лучшую, нежную пищу. Но маленькие глазки отметили не только краткость оставшегося пути, но и его непроходимость. Над семязачатком заколебался, раскрываясь, пушистый черный цветок – цветок смерти. Это огромный паук, страж сокровищ древнего леса, приготовился обнять гостя. Но громоздкое тело существа вдруг плавно и бесшумно скользнуло вниз и понеслось пологой дугой навстречу другому стеблю, другому семязачатку…

Примерно так представляет себе образ пранасекомого Александр Павлович Расницын.

Однако в отличие от прапапоротника, который существовал реально, пранасекомое – существо гипотетическое. Его никто никогда не находил. Доктор Расницын реконструировал предка шестиногих по правилам, о которых мы говорили в главе о предках позвоночных. Только для этой работы он использовал признаки не современных, а самых древних, карбоновых насекомых. Это, конечно, очень повышает доказательность гипотезы.

На всякий случай пробуем задать ученому каверзные вопросы. А что если предки насекомых не были живыми планерами и не лазали по ветвям, а жили себе в воде, как личинки стрекоз?

Александр Павлович и его коллега Владимир Васильевич Жерихин всем своим видом выражают крайнее неодобрение.

– Разве нам не известно, что карбоновые насекомые избегали воды? Ведь в каменноугольных породах не найдено ни одной водной личинки, тогда как в более поздних осадках они изобильны.

Мы узнаем, что знаменитые стрекозы карбона были вполне наземными существами. Яйца свои они откладывали в мягкую зеленую кору кордаитов и других деревьев, подсекая ее острым, режущим яйцекладом. Так поступали и другие древние насекомые. Вылупившиеся личинки жили и охотились на деревьях или же спускались в лесную подстилку, где росли до последней линьки. Потом они вылезали на деревья и сбрасывали ненужную личиночную шкуру.

Упоминание о подстилке позволяет нам сделать очередной выпад:

– В современной лесной подстилке и в почве живут очень примитивные существа, так называемые «первично‑бескрылые» насекомые. Есть гипотеза, что именно лесная подстилка была средой обитания предков крылатых.

Отповедь следует немедленно:

– «Бескрылые» – это несколько самостоятельных классов членистоногих. С насекомыми они связаны разве что дальним родством и никак не являются их предками. Что касается подстилки, то это был настоящий бурелом из ветвей и огромных кусков зеленой опадающей коры. Она выполняла ту же работу, что и листья, и опадала подобно им. Разве могли существа с жесткими нескладывающимися крыловидными выростами преодолевать такие препятствия?!

Мы снова возвращаемся к стрекозам и узнаем, что глаза у них были гораздо меньше, чем у современных, а брюшко – более широким, что некоторые из них подстерегали добычу на деревьях, а самые крупные были страшными воздушными истребителями.

Теперь самое время спросить, кого же они истребляли. Энтомологи с увлечением начинают рассказ о вымерших насекомых – диктионевридах, или «сетчатожилковых». Эти существа с размахом крыльев от 10 до 40 сантиметров выглядели чрезвычайно экзотично. Впереди настоящих крыльев у них торчали парные хитиновые выступы – наследство, полученное от пращуров‑планеристов. Более мелкие хитиновые шевроны окаймляли сегменты широкого плоского брюшка, которое заканчивалось парой длинных нитей. У некоторых челюсти были грызущие, у других – длинный хоботок. Жили диктионевриды в кронах деревьев и нещадно повреждали их семязачатки. Когда повнимательнее рассмотрели ископаемые шишки кордаитов, оказалось, что 70 процентов из них повреждены насекомыми. Можно представить себе, как длинноносые диктионевриды с шумом покидают крону дерева, подобно стае скворцов, а на них ястребами обрушиваются гигантские стрекозы. Бесчинства воздушных хищников заставляли многих насекомых искать убежище не на деревьях, а в подстилке‑буреломе. Для этого им пришлось обзавестись складывающимися крыльями, которые могли плотно прижиматься к телу.

Так появилось древнее многоликое племя гриллоновых – тараканов и сверчков. И те и другие достигали в карбоне богатырских размеров. Сверчки уже научились петь, и если гигантские амфибии действительно квакали, то можно представить себе, каков был мощный дуэт воды и леса!

Впоследствии ветвь прыгающих гриллоновых дала много славных представителей, в том числе кузнечиков. Но это произошло сотни миллионов лет спустя.

Скачок от основной темы заставляет нас снова вернуться к предкам насекомых. Пранасекомые – это все‑таки насекомые. Откуда же они взялись? Кто из древних трахейнодышащих был их предшественником? Мы уже написали про многоножку и намекнули, что она и есть предок. Мы знаем, что личинки многоножек появляются на свет с шестью парами конечностей. От таких личинок и могли произойти насекомые. Подобный способ эволюции известен в истории многих организмов. Он получил название «неотения».

Коллеги исполнены скепсиса. Они считают, что ни один из классов многоножек не дал начала насекомым. Но на этот раз мы не собираемся сдаваться и привлекаем в союзники рукопись «Исторического развития», из которой следует, что отдаленный предок шестиногих все‑таки имел облик многоножки, был многочленист и многоног.

Следовательно, возможен компромисс – древний пращур насекомых, пусть и не относящийся к ныне известным классам многоножек, может скрываться среди какой‑то из малоизученных древних групп.

Усталые, но довольные, мы покидаем гостеприимную лабораторию на Полянке с твердым намерением как можно меньше писать о насекомых в следующих главах. Гораздо лучше бы это сделали наши коллеги‑палеоэнтомологи.

Честно говоря, популярная книга о древних насекомых может получиться не менее увлекательной, чем рассказ о вымерших четвероногих гигантах.