Завоевание воды и воздуха пресмыкающимися

Рыбоящер, описанный нами, не был единственным пресмыкающимся, приспособившимся к жизни в морях. Мы должны сказать несколько слов и относительно других морских хищников, оспаривавших у рыбоящеров добычу. Первое место среди них принадлежит змееобразным плезиозаврам.

Взглянув на изображение плезиозавра (рис. 41), мы поймем, почему прежние ученые сравнивали его с черепахой, через которую продета змея. Длинная, подвижная шея и сравнительно небольшая голова первыми бросаются в глаза. Плавники плезиозавра сильно отличаются от плавников ихтиозавра. Плезиозавр имеет конечности в виде ластов, в которых сохраняются пять пальцев, тогда как у ихтиозавра число пальцев значительно увеличилось. Стало-быть, плезиозавр успел меньше измениться, приспособляясь к водной жизни.

Особенно велика разница между ним и рыбоящером в устройстве черепа. Голова ихтиозавра сидела на туловище без всякой шеи, у плезиозавра же шея — самая длинная часть тела, а голова маленькая, с длинными челюстями. В челюстях были многочисленные ячейки, в которых сидели зубы, как у крокодилов (у других пресмыкающихся зубы сидят просто приросшими к челюстям, без всяких ячеек). Те плезиозавры, которые жили в юрском периоде, были невелики, доходя в длину до двух с небольшим метров; потомки их в меловом периоде стали гораздо крупнее — иногда в пять метров длиной и больше.

 

Рис. 41. Плезиозавры из юрских отложений. На заднем плане справа — ихтиозавры

 

Каким образом плавали эти животные? Ихтиозавру больше всего помогал при плавании хвост, снабженный большим вертикальным плавником. Но у плезиозавра хвост не был ни особенно большим, ни особенно сильным. Значит, на него не мог рассчитывать этот пловец. Ему приходилось больше всего действовать ластами. Они-то и были главными органами движения и при своей величине и силе могли с успехом играть эту роль. Они были похожи на широкие весла, по два с каждой стороны тела. На них не было и следа когтей, даже и таких слабых, как на лапах черепах; поэтому можно думать, что плезиозавры были у себя дома именно в море, а не на суше. Ползать по земле для них было почти невозможно. Плезиозавры, как и все пресмыкающиеся, дышали легкими и должны были поэтому выплывать на поверхность, чтобы запастись воздухом. У плезиозавров было не мало близких и дальних родственников, наполнявших моря и озера. Мы о них говорить не будем. Скажем только об одном существе, чтобы покончить с водными пресмыкающимися, о самом большом и самом свирепом хищнике мезозойских морей — о мозазавре.

Мозазавры появились и расцвели к концу мезозоя. Особенно много жило их в Америке в меловом периоде. До сих пор в некоторых местах исследователи находят тысячи погребенных в пластах земли скелетов этих животных. Среди такого множества костей попадаются и совсем целые неповрежденные скелеты. Они достигали в длину 14 метров, имели вытянутое, как у змей, тело и очень длинный хвост; голова у них была большая, уплощенная и заостренная к концу, а глаза направлены вверх. Тело было снабжено двумя парами плавников, напоминавших ласты кита и всегда содержавших кости пятипалых конечностей. С их помощью, при содействии хвоста и благодаря изгибам своего тела они могли очень быстро плавать. Рот был усажен несколькими рядами зубов, а челюсти устроены особым образом, чтобы глотать целиком даже очень крупную добычу. Если бы в то время жили люди, то мозазавру ничего бы не стоило проглотить целиком человека. Кости челюстей не срастались между собой, а соединялись растяжимыми, как резина, связками, и рот мог расширяться насколько нужно, смотря по величине добычи. Такое же устройство челюстей имеется у нынешних змей. Приспособляясь к жизни в воде, пресмыкающиеся приобрели такие особенности, которые сильно отличали их от сухопутных собратьев. Водная жизнь кладет на животных резкую печать, как это видно по китам, тюленям и другим водным млекопитающим.

 

Рис. 42. Мозазавр

 

Но пресмыкающиеся не остановились на завоевании земной поверхности и вод. Они стали овладевать и воздухом. В мезозойскую эру великий воздушный океан был уже населен не одними лишь насекомыми, вроде стрекоз, кузнечиков, бабочек и молей. Многочисленные находки ископаемых костей показывают, что в течение мезозоя и некоторые пресмыкающиеся приобрели способность к полету и в свою очередь заселили воздух. Пока не было птиц, эти летающие ящеры были в воздухе господами положения; их стаи с шумом бороздили небо по всем направлениям, гоняясь друг за другом или выискивая добычу. Как же удалось пресмыкающимся стать летунами?

Есть два способа полета в воздухе. Настоящий полет можно назвать активным: такой полет мы видим у птиц и технически осуществляем его на самолетах. Другой полет — пассивный — состоит в скольжении по воздуху, как на парашюте. При пассивном полете животное только задерживает, замедляет свое падение при помощи летательной перепонки. При активном же полете оно может подняться на воздух и управлять там своим движением. У теперешних позвоночных животных можно наблюдать и активный и пассивный полет.

Некоторые рыбы жаркого пояса Земли могут с помощью сильных ударов хвоста выскакивать из воды и нестись над ее поверхностью на сотню-полторы метров, действуя передними плавниками, которые у этих рыб сильно увеличены. Иногда они так высоко поднимаются над водой, что им случается залетать на палубу судна и опускаться на нее от усталости. Такого рода летучие рыбы жили и в прежние времена, что нам известно по их ископаемым костям и отпечаткам.

 

Рис. 43. Летающая лягушка

 

На других примерах можно видеть, что пассивный полет чаще всего развивается у прыгающих животных. Вот перед вами на рис. 43 летающая лягушка. При больших прыжках эта древесная лягушка растопыривает пальцы, между которыми натянута особенно широкая перепонка. С ее помощью лягушка задерживает свое падение на землю и скользит по воздуху. Конечно, взлететь с земли она не в состоянии. В тех же странах, где живут летающие лягушки, водится и так называемый «дракон», т. е. летающая ящерица. У нее летательная перепонка укреплена на сильно выступающих в стороны ребрах. Этот дракон, достигает 25 сантиметров в длину.

Наконец, существует и летающая змея; она живет на острове Борнео (к югу от материка Азии). Раскручивая свое упругое, как спираль, тело, она бросается с дерева наискось вниз, причем вогнутая брюшная поверхность, представляя значительное сопротивление воздуху, предохраняет ее от падения на землю; змея плавным движением опускается.

Летающие ящеры мезозоя были совсем другими существами. Появились они с триасового периода, т. е. с начала мезозойской эры, и просуществовали до конца мелового периода. За этот огромный промежуток времени они сравнительно слабо изменились; лишь строение их все больше приспособлялось к полету. По величине летающие ящеры были весьма различны. Одни ростом с воробья, другие в размахе крыльев доходили до 8 метров. У одних, более ранних, были длинные хвосты и острые зубы, у более поздних хвост стал короче, а зубы уже не развивались. В этом нельзя не видеть сходства с птицами, но это сходство не доказывает близкого родства между птицами и летающими ящерами. Сходство вызвано приспособлениями к полету, которые развивались совершенно независимо у птиц и у летающих ящеров.

Когда впервые были открыты ископаемые кости летающих ящеров, мнения ученых разделились: одни говорили, что это кости особых птиц, другие считали их млекопитающими, похожими на летучих мышей. Действительно, и с теми и с другими летающие ящеры имеют некоторое сходство. Наконец, около 130 лет назад этими замечательными костями занялся знаменитый французский ученый Кювье. Он убедился в том, что кости принадлежат пресмыкающимся, которые были способны летать. Кювье исследовал, как были устроены крылья этих животных. Они состояли из кожистой перепонки, как у летучих мышей, но не были натянуты, как у тех, между удлиненными пальцами, а шли от задних ног, к передним и прикреплялись спереди к очень удлиненному мизинцу. За такое устройство крыльев Кювье назвал этих животных пальцекрылыми, или птеродактилями. Под этим названием они известны и теперь (рис. 44).

 

Рис. 44. Птеродактиль из юрских отложений

 

Кювье обратил внимание на огромные глазницы этих животных и решил, что у них были очень большие глаза, как у совы, и что они, вероятно, вели ночную жизнь. Позднее были открыты другие птеродактили, с небольшими глазницами. Значит, среди них одни больше летали днем, другие — ночью. Некоторые из них могли, сложив крылья, ползать по земле, цепляясь за нее острыми когтями; другие подвешивались на деревьях или на скалах, как летучие мыши; многие носились над морями и охотились на рыб, как делают теперь морские чайки, альбатросы и другие птицы. Мелкие породы питались насекомыми, которых ловили своим широким клювом. А те, которые имели в размахе крыльев по нескольку метров, обладали огромной силой и, вероятно, могли утащить в когтях тяжелую добычу. Были среди них и такие, которые питались плодами, как это делают некоторые из нынешних летучих мышей. Конечно, всем птеродактилям приходилось часто садиться на землю для отдыха, и среди них не было таких неутомимых летунов, какие имеются среди птиц.

Мы не назвали и десятой доли тех чудовищ, которых носила на себе Земля в юрский и меловой периоды. Мы не упоминали даже о некоторых крупнейших. Самые большие из них были величиной с двухэтажный или трехэтажный дом. Окаменелые скелеты таких ящеров хранятся в музеях, где один такой костяк занимает иной раз два огромных этажа.

Казалось бы, что пресмыкающиеся животные, такие большие и сильные, давшие такое множество пород и не знавшие себе соперников в течение многих миллионов лет, должны были навеки остаться господами на Земле. Но именно тогда, когда пресмыкающиеся занимали господствующее положение среди других животных, неустанно продолжавшаяся борьба за жизнь привела к появлению на Земле первых мелких и ничтожных млекопитающих, которых огромные ящеры сначала, вероятно, даже и не замечали. И все же млекопитающие оказались могильщиками великанов-ящеров.

Приблизительно в то же время совершалось и другое великое событие в истории Земли. Возникали первые птицы. До нас дошли их остатки. По ним можно до некоторой степени восстановить историю происхождения этих замечательных существ.

 

 

Происхождение птиц

В старинных сказках и легендах люди бывают наделены сверхъестественными силами и часто изображаются летающими по воздуху. Но лишь около 150 лет назад наука впервые подошла вплотную к этому вопросу, и фантазия начала воплощаться в действительность. Начались первые полеты на воздушных шарах. На этой ступени воздухоплавание держалось до конца XIX века, когда был сделан новый и крупный шаг вперед в развитии воздухоплавательной техники — создан летательный аппарат, поднимающий и летчика, и двигатель, и запас топлива. Но и теперь, несмотря на огромные достижения авиации, современные аэропланы в некоторых отношениях еще далеки от того совершенства, каким отличается удивительная «летательная машина» — птица. Достижение птичьего совершенства в полете — задача будущей техники.

Остатки древней представительницы пернатых — первоптицы — удивительным образом сохранилась до наших дней.

Это было в юрском периоде. Если бы человек мог перенестись в то время, он на месте большей части современной Европы увидел бы огромное мелководное море, покрытое бесчисленными островами и островками. В теплых водах этого моря процветала богатая жизнь. Пестрые кораллы громоздили свои постройки, и в них находили приют бесчисленные рыбы, рачки и черви. Особенно много было мягкотелых, обладающих разнообразными раковинами (аммониты, белемниты). От времени до времени из воды высовывалась крокодилообразная голова ихтиозавра и поднималась длинная лебединая шея плезиозавра, этих прожорливых хищников тогдашних морей.

Дно моря было сплошь усеяно множеством скорлупок, раковин и скелетов умерших животных и представляло собой нежнейший и мельчайший известковый ил. Порывы ветра нередко заносили с соседних островов семена растений, зеленой рамкой окаймлявших известковые берега, а иной раз и насекомых — крупных стрекоз, носившихся в воздухе за добычей. Упав на мягкий ил, эти животные нередко оставляли на нем нежные отпечатки своего строения. Волны приливов и отливов несли с собой тела других животных. Остатки морских пород они выбрасывали на сушу, а сухопутных увлекали в море. Эти последние находили здесь для себя могилу в мягком известковом иле, в котором из года в год, из столетия в столетие накоплялось все больше остатков и отпечатков живых существ.

Ил морского дна постепенно превращался как бы в подводный музей, сохранявший бесчисленные остатки тогдашних растений и животных. Даже те из них, которые не имели твердых скелетных частей, а целиком состояли из мягкого студенистого вещества, иногда оставляли на нем свои следы. Их нежные тельца окутывала мягкая масса, которая постепенно затвердевала; когда от животного уже не оставалось ничего, на месте его погребения сохранялась как бы посмертная маска из затвердевшего, нередко окаменевшего ила.

Медленно тянулись миллионы лет. Если бы мы могли ускорить их течение и наблюдать, как в кинематографе, за переменами, которые совершались там, где теперь простирается среднеевропейская равнина, мы заметили бы, как поднималось морское дно и отступали волны, как двигалась земная кора, как возникали и росли горы, как одни растения и животные сменялись другими, пока, наконец, не сложилась картина современной Европы.

Какая судьба постигла тот мягкий ил, в котором были захоронены коллекции животных и растений юрского времени? Этот ил превратился в тот замечательный литографский камень, на котором так удобно вытравлять рисунки, предназначенные для печатания. Камень этот стали добывать, а вместе с ним обнаружились и погребенные в нем сокровища, — следы жизни, процветавшей в юрском море и на его островах. Среди этих сокровищ оказалось и то, которое открывает нам глаза на происхождение птиц: это два отпечатка животного, названного учеными археоптерикс (т. е. первоптица).

Всмотритесь в него повнимательнее (рис. 45).

 

Рис. 45. Археоптерикс (отпечаток)

 

По отпечаткам перьев вы сразу видите, что перед вами — остатки птицы, а не какого-либо другого животного. Однако не все ученые сразу с этим согласились. Некоторые настаивали, что это отпечаток ящерицы, только «покрытой перьями».

Почему же они так думали? Да потому, что отпечатки костей действительно очень похожи на кости ящериц. Всмотритесь хотя бы в отпечаток головы. Вместо рогового птичьего клюва перед вами челюсти, усаженные зубами. У современных птиц, как всякому известно, зубов нет. А те кости, которые поддерживали крылья? Они заканчивались пальцами, вооруженными когтями. У теперешних же птиц на концах крыльев когтей почти никогда не бывает.

Не менее замечателен хвост археоптерикса. Он очень длинный и состоит из множества косточек — позвонков, придем по бокам каждого позвонка сидит пара перьев. Получался длинный хвост с двумя длинными рядами перьев, похожих на листочки папоротника; такого хвоста у птиц никогда не бывает. У них перья на хвосте сидят веером и прикрепляются не к хвостовым позвонкам, которых нет, а к особой копчиковой косточке (которая происходит путем слияния нескольких хвостовых позвонков).

Чем больше изучали остатки этого животного, тем больше открывали у него сходства то с птицами, то с пресмыкающимися. После внимательного изучения пришли, наконец, к тому выводу, что археоптерикс был существом промежуточным между пресмыкающимися и птицами и что он указывает нам путь, по которому шло изменение пресмыкающихся, когда они превращались в птиц. Таким образом, первоптица говорит нам, что предками птиц были пресмыкающиеся животные.

Но как могло совершиться такое изумительное превращение пресмыкающейся ящерицы, в свободно порхающую в воздухе птицу? На первый взгляд кажется невероятным, чтобы пресмыкающееся, «ползающее на брюхе», могло стать птицей. В самом деле: существует ли бóльшая противоположность, чем между быстро несущейся ласточкой и медленной, неуклюжей черепахой, чем между холодным, полусонным ужом и носящимся в облаках соколом? Пресмыкающееся покрыто чешуей, птица одета перьями; пресмыкающееся имеет «холодную» кровь, т. е. не может поддерживать в своем теле постоянную температуру и потому только в теплом месте нагревается и оживляется (на холоде же погружается в спячку), а у птицы кровь всегда горячая, нагретая до 40 градусов.

Однако более глубокое изучение показывает нам, что это превращение не так невероятно, как кажется с первого взгляда, и что птицы на самом деле представляют собой высшую ступень развития пресмыкающихся.

Пресмыкающиеся должны были, конечно, пережить целую биологическую революцию, чтобы стало возможно такое превращение. Толчком к ней был воздушный образ жизни, который начали вести некоторые мелкие древесные пресмыкающиеся юрского времени.

При древесной жизни у животных нередко вырабатывается острые когти, которыми они цепляются за кору деревьев, и способность к большим прыжкам, чтобы перескакивать с ветки на ветку. Это поймет всякий, кому случалось наблюдать в лесу белку. Пресмыкающиеся предки птиц ловко взбирались на деревья главным образом с помощью задних ног, не служивших у них для прикрепления кожистых крыльев, как у пальцекрылов и летучих мышей. Пальцы на передних ногах были удлинены, хвост тоже был длинным и тонким. Судя по сохранившимся отпечаткам, у некоторых мелких древесных пресмыкающихся чешуи уже были удлиненными и покрыты полосками, точно они готовы распуститься в небольшие перышки. Такое удлинение чешуй, вероятно, было полезно этим животным тем, что согревало их в холодные ночи. У прыгавших по веткам животных тело больше согревалось, сердце билось быстрее, дышали они чаще и глубже и потому легче могли стать теплокровными, чем другие пресмыкающиеся. А удержание в теле теплоты в свою очередь помогало дальнейшему разрастанию чешуй. Они разрослись, разветвились и дали начало теплому мягкому покрову из перьев, сохраняющему температуру тела.

Ведь и у современных птиц чешуи еще сохранились на теле. Каждый может их видеть на птичьих ногах; по их цвету хозяйки узнают, молода курица или стара. А если следить за тем, как развиваются перья у птичьего зародыша, то видно, что первоначально они бывают удивительно похожи на чешуи пресмыкающихся. В коже зародыша закладываются маленькие чешуйки, потом они разрастаются, разветвляются очень тонко и превращаются в пух, а потом и в перья. Таким образом были приобретены теплокровность и оперение — главные черты, отличающие птиц от пресмыкающихся.

Древесная жизнь повела также к возникновению крыльев. Необходимость скакать с ветки на ветку вызвала разные приспособления к полету. Такие приспособления можно видеть и у некоторых млекопитающих, например у водящейся в Сибири белки-летяги. Конечно, вначале этот полет скорее был похож на порхание и был очень непродолжительным и неуклюжим: предки птиц при своих парящих прыжках с дерева на дерево или с дерева на землю пускали в ход не только передние конечности, но и хвост. Конечно, умея хорошо взбираться на деревья, они могли бегать и по земле и не чувствовали себя на ней такими беспомощными, как летучие мыши. В отличие от пресмыкающихся первоптицы и на землей и в воздухе были очень активными, быстрыми существами, гонявшимися за добычей; это помогало им стать теплокровными и, в конце-концов, сделало их господами положения в воздухе.

Но все это пришло не сразу, а путем долгой эволюции и было куплено ценой гибели множества мало приспособленных к полету огород. Давно вымерли и сами первоптицы и их изменившиеся потомки, о которых мы дальше скажем несколько слов. Почему они вымерли? Да потому, что не стали еще хорошими летунами. Форма их крыльев очень похожа на крылья некоторых теперешних куриных птиц (на фазанов). А кто не знает, как летает курица?^[12] По всей вероятности, и первоптица сначала могла делать лишь несколько быстрых взмахов крыльями и пролетать небольшое расстояние, а потом опускалась на землю или цеплялась за ветку дерева. Да и крылья у нее были небольшие. Сама она была величиной с ворону, а крылья были по крайней мере вдвое меньше вороньих. На них трудно было далеко улететь. Крылья были малы потому, что перьев (маховых), которые растут у птиц по краю крыла, у первоптицы было гораздо меньше, чем у теперешних даже нелетающих птиц (например у страуса).

 

Рис. 46. Археоптерикс (А) сравнительно с голубем (Б)

 

Затем особенно замечательно, что ноги первоптицы обрастали перьями в два ряда, чего у наших птиц не бывает, а это указывает на то, что перья на ногах служили как бы перепонкой, которая предохраняла первоптицу от быстрого падения на землю. Ту же роль, вероятно, играл и длинный хвост, тоже усаженный двумя рядами перьев. Все это заставляет думать, что первоптица была порхающим животным, которое, взмахнув слабыми крыльями, поднималось невысоко над землей, но быстро уставало и медленно падало вниз, растопырив крылья, хвост и ноги наподобие парашюта. Некоторые ученые даже думают, что у нее была и кожистая перепонка между пальцами.