Андрей Журавлёв - До и после динозавров

• Название: До и после динозавров
• Автор: Андрей Журавлёв
• Издательство: Вече
• Жанр: Биология
• Год: 2006
• ISBN: 5-9533-1258-Х

Автор книги пытается изложить понятным языком достижения современной палеонтологии — науки, изучающей историю жизни на Земле. Нынешняя палеонтология требует прочных знаний законов физики и химии, умения считать (и не только на пальцах), глубокого понимания методов статистики, не говоря уже о разделах современной биологии. Эта наука смело вмешивается в дела планетарной физики и движения материков, загоняет в тупик своими открытиями биологов. Она способна не только рассказать о том, как выглядела Земля в отдаленном прошлом, но и о том, что произойдет с нашей планетой в будущем. Под одной обложкой собраны наиболее интересные сведения о тех, кто населял нашу планету в течение почти четырех миллиардов лет.

---

Хобот — это мускульный насос. Мускулы в нем располагаются по-разному: по окружности, вдоль хобота и наклонно к его продольной оси. При сокращении радиальных мускулов хобот растягивается, при сокращение продольных — сжимается, а при сокращение косых мускулов — сворачивается или изгибается. Емкость его остается неизменной, как объем воды, из которой мускулы в основном состоят.

Позднепалеогеновые хоботные ходили на столбовидньгх конечностях с короткими пятипалыми стопами и кистями. У гомфотериид (греч. «звери-шкворни») из удлиненной нижней челюсти торчали длинные уплощенные резцы, а из верхней — бивни. В начале неогенового периода хоботные расселились в Азии, а затем и на других материках. Современное семейство слонов появилось в середине неогенового периода. На зубах у них проступили широкие поперечные гребни-терки. Слоны отличаются уникальным строением и сменой зубов: коренные — настолько длинные, что передняя часть зуба прорезается и вступает в дело, когда задняя продолжает развиваться. По мере образования зубов в задней части нижней челюсти они продвигаются вперед и замещают прежние зубы, выпадающие спереди (горизонтальное замещение). У неогеновых-четвертичных динотериоидов (греч. «страшные звери») вместо верхних бивней были загнутые нижние. А в Индии жили слоны с бивнями в 4 м длиной.

Вымершие водные десмостилии (греч. «связка» и «столб»), обитавшие в конце палеогенового — начале неогенового периода на северных окраинах Тихого океана, возможно, произошли от хоботных. Передние и задние конечности у них были прекрасно развиты, хотя кисть и стопа приспособлены для гребли. Хорошо выраженные резцы, удлиненные нижняя и верхняя челюсти и длинный зазор перед щечными зубами придавали им сходство с примитивными слонами. Но бивни образовались из клыков.

От самых больших перейдем к самым маленьким. Сейчас насчитывается более 1700 видов грызунов. Около 50 семейств, из которых четверть существует и ныне, возникли в кайнозое. Раннечетвертичный бобр-кастороид (греч. «боброподобный») был размером с медведя. В основном же грызуны — мелкие и очень мелкие зверьки. На зубах у них два слоя эмали, а резцы постоянно растут. Нижняя челюсть двигается вперед-назад. Появились они в начале палеогенового периода в Азии. Мышевидные (1135 современных видов) забегали в среднепалеогеновое время (хомяки), а собственно мыши — в средненеогеновое. За недавние 3 млн лет они произвели множество видов, а род «серая полевка» образовал в Северной Америке 217 видов и подвидов только за последние 1,5 млн. лет. В Южной Америке за 3,5 млн лет возникло 180 видов хомяковых.

Одновременно с грызунами развивались зайцеобразные. Они отличаются от грызунов наличием второй пары резцов и одним, а не двумя слоями эмали. Кроме того, зайцеобразные перетирают пищу поперечным движением челюстей. Характер прикуса у зайцеобразных сказался на их разнообразии, гораздо меньшем, чем у грызунов. Усиленная специализация коренных зубов с возникновением жевательной эмали происходила начиная с середины палеогенового периода не только в этих группах, но и у южноамериканских грызунов и в других местных группах млекопитающих.

К концу палеогенового периода многие растительноядные млекопитающие обзавелись рогами. Это накопленный избыток энергии потребовал выхода в поединках. В середине неогенового периода животные и бегать стали быстрее. Климат довольно слабо влиял на эволюцию млекопитающих и лишь в некоторые краткие периоды определял перестройки сообществ.

Неогеновые наземные животные и растения 1 — бабочки; 2 — гигантский ленивец; 3 — литоптерн-макраухения; 4 — глиптодонт; 5 — литоптерн-тоатерий; 6 — сумчатое млекопитающее тилакосмил; 7 — сумчатое млекопитающее аргиролагид; 8 — бразильский орех; 9 — травянистая лиана-традесканция

Дождь смоет все следы

Многообразие цветковых, насекомых, мелких птиц и млекопитающих слилось в кайнозое в причудливое сообщество дождевого тропического леса (экваториальная Южная Америка и Африка, Северо-Восточная Австралия). В такой лес невозможно зайти даже на полчаса, чтобы не вымокнуть. Если не льет с неба — сочится и капает с деревьев. В мокроте укрылись последние древовидные папоротники. Соперничая за скудный свет, травы и кустарники поползли по деревьям. Сидя на «шее» у других и зачастую высасывая их соки, обильные лианы и подобные им паразиты (например, яркие орхидеи) повисли многоярусными гирляндами. В дождевом лесу у каждого растения есть свои особые опылители (пчелы, птицы или рукокрылые). В Австралии поедать пыльцу и нектар, попутно опыляя, приспособились медовые поссумы с языком-ершиком и 66 видов птиц-медососов с щетковидной бахромой на кончике языка. Муравьи взяли под защиту листья. Многоярусность и своеобразные микросообщества животных, виды которых обслуживают единственный вид дерева или кустарника, и предопределили удивительное разнообразие дождевого леса.

Дождевой тропический лес создает свой микроклимат, почву и практически безотходное производство. Бактерии дождевого леса с их оболочками из жиров и белков служат прекрасной затравкой для ледяных кристаллов в облаках, чем и способствуют непрерывным дождям. Через свои устьица широколиственные породы испускают газ изопрен (C5H8). Этот побочный продукт фотосинтеза подавляет озон, разрушающий мякоть листьев. При этом изопрен распадается на муравьиную и уксусную кислоты. Муравьиная кислота, которой в одной Амазонии получается 500 тыс. т в год, разлагает лигнин и возвращает накопленные питательные вещества в оборот. Термиты уничтожают оставшуюся подстилку. Плотные поверхностные сплетения корней впитывают микроэлементы, как только они высвобождаются разрушителями. Немногое уходит в подпочву и потоки. Получается, что фосфора и азота дождевой лес потребляет в три раза больше, чем его оседает в торфяниках и углях. В итоге круговорот органического вещества в этом сообществе полностью замыкается.

Несмотря на богатство видов (и красок), влияние дождевого тропического леса на планету не столь заметно (он же старается только для себя), как травянистых сообществ. Они-то и стали «визитной карточкой» кайнозоя.

Газонокосильщики

К концу неогенового периода (11,2–5,3 млн лет назад) раздвинули свои границы травянистые сообщества. Травы освоили малопродуктивные почвы и существенно расширили пригодные для жизни земли. Они несли в себе множество кремнёвых телец, что помогало выдерживать вытаптывание слонами, носорогами, жирафами и антилопами. После пастьбы у животных на зубах даже оставались царапины.

По этим царапинам на зубах и по изотопам углерода узнали о выборе блюд у древних травоядных. У тех, кто пасется, не поднимая головы (например, зебры и антилопы-гну), в зубах заметно присутствие тяжелого изотопа углерода. Зато млекопитающие, предпочитающие ощипывать древесные листочки (такие как жирафы и слоны), его накапливают относительно мало. Конечно, трудно представить слона, тщательно выбирающего и взвешивающего хоботом изотопы. Поступают они вместе с кормом.

Дело в том, что цветковые растения потребляют углекислый газ несколько по-разному. Деревья, большинство кустарников, а также травы прохладного и влажного климата нуждаются в легком изотопе углерода. Поэтому их ткани обеднены тяжелым изотопом. Травы теплого и сухого климата с резкими сезонными перепадами довольствуются любыми углеродными изотопами. В итоге им нужно меньше углекислого газа. (Учитывая поступательное понижение уровня углекислого газа в атмосфере, они приняли своевременные меры.) Они стали обходиться малым числом устьиц и меньше терять влаги. Благодаря новой цепочке фотосинтетических реакций травы не только получили прибавку органического вещества, но и приспособились к засухам.

Еще травы поразительно устойчивы к выеданию: у потравленных злаков скоро заново отрастают листья и стебли. При умеренном «выпасе» зеленая масса не уменьшается, а прибывает. (Эту закономерность давно стали использовать при устройстве английских газонов — стричь их почаще.) Среди трав своей урожайностью выделяются бобовые. Они наладили тесную связь с опылителями и азот-улавливаюшими бактериями. Взаимный перенос генов (и содержащейся в них информации) между бобовыми и их бактериями помог создать вещества, захватывающие азот прямо из воздуха. (Азота там — много.) По отдельности ни те, ни другие на это способны не были. (И перенос генов был придуман не человеком. Попробуйте теперь разобраться, откуда что взялось в каких-нибудь трансгенных овощах.)

Вернемся к частям нашим меньшим — изотопам. Если бы не они, мы не только бы не узнали, когда на Земле появились первые фотосинтезирующие организмы, но и когда на земле пробилась первая зелененькая травка. Присущие травам изотопные соотношения «застряли» в зубах средненеогеновых и более поздних млекопитающих. Но зубной изотопный расклад — не единственное средство поиска того, от чего ничего не осталось. Летопись ископаемых почв тоже прекрасно отражает становление травянистых сообществ. Никакую траву совершенно невозможно оторвать от ее почвы. Особенности почв свидетельствуют, что в конце палеогенового периода стали прорезаться пустоши с разбросанными там и сям кустарниками и пучками трав. В начале неогенового периода зацвели маргаритки и бобовые. И к середине этого периода раскинулся ковер разнотравья.