Карл Саббаг - Веревка вокруг Земли и другие сюрпризы науки

• Название: Веревка вокруг Земли и другие сюрпризы науки
• Автор: Карл Саббаг
• Издательство: Ломоносовъ
• Жанр: Научпоп
• Год: 2012
• ISBN: 978-5-91678-144-1

Есть детские вопросы, на которые не каждый взрослый ответит: почему ночью небо темное? почему мы не проваливаемся сквозь пол? кто изобрел колесо? почему зеркало меняет местами только лево и право, а не верх и низ? Карл Саббаг подробно разбирает эти и многие другие загадки (да-да, загадки, причем Большой Науки!), и не просто разбирает, а легко, доходчиво, с хорошим юмором рассказывает об окружающих нас чудесах физики, химии, биологии, психологии и даже космологии. Вот еще вопросы: как работает Гугл? можно ли увидеть нейтрино? что такое пятый вкус, о котором никто не знает, кроме японцев? обижаются ли на нас собаки? кто был автором первого в истории мультфильма? Интересно? При чтении этой книги будет еще интереснее! Потому что именно с такой целью она и писалась: напомнить нам, что мир вокруг таинствен и удивителен.

Карл Саббаг (р. 1942) — британец палестинского происхождения, писатель, журналист, телевизионный продюсер. Автор многих научно-популярных книг, документальных фильмов и научно-популярных телесериалов.

---

Результаты получились поразительные. Сделав некоторое количество осторожных допущений, основанных на данных биологии и генетики, ученые пришли к выводу, что эволюция глаза от гладкого участка кожи до вполне функционирующего органа заняла бы около 400 000 поколений. Учитывая, что средняя продолжительности жизни мелких существ, у которых как раз и формировалось зрение, не превышает года, можно предположить, что на развитие полностью функционирующего глаза ушло менее полумиллиона лет. Сложные по строению организмы существуют на Земле вот уже около 500 миллионов лет, так что в каждом биологическом семействе глаза уже могли пройти весь эволюционный путь не по одному разу. И лишнее подтверждение тому — следующий факт: биологи независимо друг от друга уже более сорока раз доказали, что глаза животных претерпевали эволюционные изменения.

В отличие от противников дарвиновской теории, удивляющихся, как это сложные органы и организмы неким загадочным образом развиваются в еще более сложные, ученые-биологи сильно удивились бы, если бы уровень сложности со временем не нарастал. Особенно учитывая количество постоянно возникающих мутаций и то, как давно на Земле появилась жизнь.

Оживут ли кости сии?[45]

Наши с вами познания о динозаврах строятся отчасти на творческой реконструкции древних форм жизни в художественных и документальных фильмах и в меньшей степени (зато это более достоверные сведения!) на музейных экспозициях. Очень часто в музеях наряду с выставленными экспонатами нас ожидают рассказы о жизни и повадках древних ящеров; они дают нам весьма достоверный портрет существ, от которых ныне остались только отдельные кости или целые скелеты. Как же палеонтологам удается узнать подробности из жизни динозавров, имея под рукой только кучку костей?

Одна из загадок динозавров — это их размер. Некоторые виды динозавров, известные под общим названием «зауроподы», были самыми крупными существами из всех, когда-либо населявших нашу планету. Их масса достигала 50 и даже 80 тонн, что в десять раз больше, чем у самых крупных млекопитающих и других динозавров. Питались зауроподы исключительно растениями и при этом царили на Земле 100 миллионов лет — намного дольше, чем любой другой отряд травоядных.

Каким образом эти животные длиной до 40 метров и до 17 метров ростом умудрились обрести столь гигантские размеры, особенно если учесть, что все остальные виды вырастали максимум до одной десятой от этих величин? И главное, как современным ученым ответить на этот вопрос, если все, чем они располагают, — кучка костей или в лучшем случае целый скелет зауропода?

Недавно двое ученых из Германии и Швейцарии представили вниманию научного сообщества цепочку умозаключений, начинающуюся с нескольких фактов о пищевых привычках зауроподов и заканчивающуюся убедительным объяснением динозавровых габаритов.

Исходной точкой послужило следующее: изучив диету зауроподов и проанализировав строение их головы и шеи, ученые заключили, что эти динозавры не пережевывали пищу и не перемалывали ее в так называемой желудочной мельнице, используемой потомками динозавров — птицами: проглоченная птицами пища измельчается при помощи камешков, заменяющих собой жернова. Но ведь огромное количество растительной пищи, необходимое для снабжения динозавра достаточным количеством энергии, требовало длительного переваривания, вот тут-то и срабатывали размеры: ведь чем больше тело, тем больше и кишечник.

Поскольку динозавры не пережевывали пищу, им не нужна была крупная голова — надобности в огромных челюстях и мощных челюстных мышцах просто не возникало. У животных с крупной и тяжелой головой не могло быть длинной и тонкой шеи, но перед мелкоголовыми зауроподами такой проблемы не стояло. Чрезвычайно длинная шея позволяла им доставать пищу с большой высоты, куда не добирались другие животные.

Еще одна подсказка относительно того, как зауроподы управлялись с такими огромными телами, была получена благодаря ряду открытий в области дыхательной системы динозавров. В отличие от животных, у которых вдыхаемый и выдыхаемый воздух содержится в специальных емкостях — легких, — дыхательная система динозавров была устроена иначе и походила на птичью. Это называется «проточная дыхательная система»: она позволяет кислороду, вдыхаемому с воздухом, входить в контакт с различными частями тела и поступать в кровь в разных местах, в том числе и в длинной шее. Более того, воздух мог использоваться сразу по поступлении его в организм, еще до того, как он пройдет весь путь по шее и достигнет легких. Многие кости, включая позвонки размером в полтора метра, при дыхании наполнялись воздухом, соответственно существо с таким типом дыхания неизбежно весило меньше, чем весило бы существо аналогичных габаритов, но дышащее как млекопитающие.

Опираясь на эти факты, можно сделать еще несколько выводов о жизни и повадках зауроподов. Чтобы получить преимущество при размножении, динозаврам нужно было достичь репродуктивного возраста как можно быстрее, а это означает, что примерно за двадцать лет они из десятикилограммовых детенышей превращались в стотонных гигантов, а размеры их при этом увеличивались пятидесятикратно. Однако у остальных существ, растущих столь быстро, обычно велика и скорость обмена веществ — скорость переработки пищи в мышечную и другие ткани. Если бы у взрослых зауроподов был ускоренный обмен веществ, им ежедневно требовалось бы фантастическое количество пищи, а тело, скорее всего, перегревалось бы. Однако этого не происходило, так что, судя по всему, скорость обмена веществ у динозавров была переменной: достигая своего пика во время роста, впоследствии, по достижении динозавром окончательных размеров, она замедлялась.

Последний недостающий элемент головоломки был найден с обнаружением яиц динозавров: такой способ выведения потомства — весьма необычная форма воспроизводства для огромных травоядных. Все самые крупные млекопитающие — живородящие, они вынашивают единственного детеныша в матке до самого его рождения. Это увеличивает вероятность их вымирания в случае резкого падения численности популяции, ведь для восстановления популяции потребовалось бы слишком много времени. Откладывая яйца, зауроподы могли произвести на свет одновременно целый выводок маленьких динозавриков, так что их шансы на вымирание были значительно ниже, чем у других крупных животных.

Пытаясь объяснить, почему динозавры все-таки вымерли, ученые зачастую ищут какие-то внешние факторы. Метеориты, извержения вулканов, изменения размеров суши, колебания температуры воздуха или содержания углекислого газа в атмосфере — все это называют среди возможных причин. Но вообще-то, учитывая количество всех этих опасностей, можно сказать, что динозавры сопротивлялись вымиранию, и еще как сопротивлялись. Вместо вопроса: «Почему динозавры вымерли?» — многие ученые задаются теперь вопросом: «Как им удалось продержаться так долго?» Возможно, ответ должен начинаться все с той же логической посылки: они не пережевывали пищу.

Любопытные Варвары слону жизнь оборвали

Карликовая белозубка, которая весит всего около двух граммов, — наверное, самое легкое млекопитающее, какое только могло появиться на Земле. Четырехтонный слон тяжелее белозубки в два миллиона раз, а голубой кит в двадцать пять раз тяжелее слона.

Изучая разные виды млекопитающих, ученые иногда проводят сравнительный анализ и экстраполируют результаты опытов, проведенных с одним видом, на другие виды, которые крупнее или мельче исходного. В 1962 году одна такая попытка применить результаты, полученные у кошек и людей, к слонам окончилась полным провалом: при сравнении мелких животных с более крупными не только размер имеет значение.

Индийский слон по кличке Туско содержался в зоопарке города Оклахомы. Два местных психиатра заинтересовались феноменом из области слоновьего поведения, получившим название «муст». На период, длящийся от нескольких дней до нескольких недель, слон-самец впадает в неистовство, становясь настолько агрессивным, что приближаться к нему для человека смертельно опасно. Муст сопровождается (а возможно, и вызван) выделениями желез, расположенных в голове слона, которые распухают и давят на глаза, причиняя животному нестерпимую боль. Говорят, что эти выделения «невероятно мерзопакостны» на вкус, но это скорее из области слухов, вряд ли кто-то решился бы попробовать такое.

Никто до конца не разобрался в этом феномене и по сей день, но в 1962 году оклахомские ученые вдруг решили, что им удастся разгадать природу явления при помощи ЛСД, модного тогда психоактивного вещества. Они надеялись, что это вещество приведет к выделению из височных желез слона той самой «мерзопакости», и таким образом можно будет подтвердить сходство муста и психического расстройства, вызываемого ЛСД.